[實用新型]一種基于石墨烯的貼附式皮膚傳感器

有效

• 申請號: 201821678570.6
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN209446160U
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 任天令;喬彥聰;蔣光亞;韋宏雨;田禾;楊軼
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06;A61B5/0205
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本實用新型涉及一種基于石墨烯的貼附式皮膚傳感器，屬于人體檢測技術領域。該傳感器包括：包括：柔性襯底、石墨烯傳感層和電極；所述的石墨烯傳感層和柔性襯底相互接觸，所述的電極分布在石墨烯傳感層的兩端；所述的柔性襯底是通過水轉印紙在水中去掉犧牲層留下的薄膜；所述的石墨烯傳感層通過激光掃描氧化石墨烯層得到。本實用新型制備的皮膚傳感器，其中的石墨烯傳感層，石墨烯的圖案可以進行個性化設計，其形狀、尺寸均可根據需要進行調節，簡潔美觀。本實用新型制備的皮膚傳感器可以輕易貼附在皮膚振動處，進行日常便攜傳感。

技術領域

本實用新型涉及一種基于石墨烯的貼附式皮膚傳感器，屬于人體檢測技術領域。

背景技術

皮膚表面的運動可以表征許多生理活動。比如可以用人體的呼吸所引起的胸部皮膚或腹部的皮膚的起伏、伸縮等變化，表征人體的呼吸頻率、呼吸量等；心臟處皮膚振動還能表征心跳、心率等信息；人體喉嚨部位的皮膚振動信息，可以表征人體說話、聲帶振動、吞咽、轉頭等脖部運動；人體手腕處皮膚振動信息，可以表征脈搏脈象、手腕轉動等信息。

在呼吸檢測方面，市面上的可穿戴式呼吸監測裝置，大多采用陶瓷電容或陶瓷電阻傳感器，將帶有傳感器的胸帶或腹帶綁在需要測量的身體部位，把呼吸的壓力轉化為傳感器的電阻、電容的變化，再經導線傳送至顯示裝置顯示。這種設備的繃帶的松緊程度不易掌控，過松會導致測量結果不準確，過緊又會引起被測量者身體不適且會減少胸帶或腹帶的使用壽命，不利于對被監測者進行實時監測。

在脈搏檢測方面，脈搏為人體表可觸摸到的動脈搏動，可以表征人體生理和健康的信息。醫生用手指感覺出來的脈搏形象，包括動脈搏顯現部位的深淺、速率的快慢、強度的大小、節律的均勻與否等，通過對人脈象的診斷可以判斷一個人的健康程度。傳統的脈搏檢測方法一般都是通過醫生感覺來進行判斷，而由于每個人的學識、經驗等因素的不同，對脈象的感覺和判斷也會不一致，因此傳統的脈搏檢測方法得到的脈搏檢測結果的誤差較大。在心率、喉嚨振動的等檢測方面，也遇到了設備復雜、使用不便、靈敏度低的問題。

貼附式皮膚傳感器是一種重要的生物醫學傳感器，可以表征皮膚表面的活動。它要求器件擁有好的柔韌性和可伸縮性、高靈敏度、好的貼合度和舒適度。石墨烯由于其出色的導電性和柔韌性，是貼附式皮膚傳感器的理想材料。但是將石墨烯舒適美觀、穩定可靠地貼合在皮膚表面，滿足采集各種生理信號的功能，是一個亟待解決的問題。

發明內容

本實用新型的目的是提出一種基于石墨烯的貼附式皮膚傳感器，可以便攜和精確地測量皮膚振動特征，解決當前在全天候健康監測、便攜式心率檢測或生理信號記錄等領域對皮膚振動、呼吸心率測量等領域儀器體積大成本高、安裝使用不便、不易穿戴等困難。

本實用新型制備的貼附式石墨烯皮膚傳感器，包括：柔性襯底、石墨烯傳感層和電極；所述的石墨烯傳感層和柔性襯底相互接觸，所述的電極分布在石墨烯傳感層的兩端。

本實用新型提出的基于石墨烯的貼附式皮膚傳感器，其優點是：

1、本實用新型設計的貼附式皮膚傳感器，具有超薄襯底，直接貼附皮膚，沒有穿戴不適感。

2、本實用新型設計的貼附式皮膚傳感器，外觀圖案可以定制。由于激光掃描圖案可以編程，在圖形化的過程中，石墨烯傳感層的圖案可以進行個性化設計，其形狀、尺寸均可根據需要進行調節，簡潔美觀。

3、本實用新型設計的貼附式皮膚傳感器，測量精確。本發明方法中基于激光還原石墨烯，將石墨烯與紋身相結合，通過電極引出接口，通過電阻變化對皮膚表面的微小形變進行監測，精確得到皮膚振動信號。

4、本實用新型設計的貼附式皮膚傳感器，應用場合廣泛，可以測量各種皮膚表面有規律或無規律的振動或運動情況，反映迅速，對高頻低頻的振動都可以基于外部電路得到可視化波形，還可以分析頻率、振幅等，效果明顯。

附圖說明