[發明專利]一種基于咖啡環效應的可以探測人體生理信號的新型柔性傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 202011307732.7
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112648917A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 胡本慧;尹思夢;王金毅;周宇軒
• 申請（專利權）人: 南京醫科大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;A61B5/0531
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 蔣真

1.一種基于咖啡環效應的可以探測人體生理信號的新型柔性傳感器，其特征在于，包括：柔性襯底層(1)、應變傳感層(2)、柔性導電層(3)、封裝層(4)；所述應變傳感層(2)與所述柔性導電層(3)連接，二者設置在所述柔性襯底層(1)之上，所述封裝層(4)將所述柔性襯底層(1)、應變傳感層(2)、柔性導電層(3)封裝保護。

2.根據權利要求1所述的柔性力學傳感器，其特征在于，所述柔性襯底層(1)是依次層疊設置的，可以粘附在手腕，脖頸等身體部位，跟隨皮膚拉伸狀態產生形變；所述應變傳感層(2)是一層基于碳納米管梯度結構的薄膜；所述應變傳感層(2)和柔性導電層(3)的圖形化均采用掩模版的方法實現。

3.根據權利要求1所述的柔性力學傳感器，其特征在于，所述柔性襯底層(1)與身體皮膚具有相近的楊氏模量，可共形貼附于皮膚，隨皮膚拉伸狀態產生變形，輕薄無感，且具有良好的生物相容性；所述應變傳感層(2)與所述柔性襯底層(1)貼合設置，由柔性襯底層(1)帶動應變傳感層(2)發生形變。所述應變傳感層實現如下功能：將自身形變程度轉化成電學特性的改變，主要體現為電阻值的變化。

4.一種基于咖啡環效應的可以探測人體生理信號的新型柔性傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1:對基底進行氟化處理；

步驟2:在基底上生成柔性傳感器的柔性襯底層(1)；

步驟3:制作分散均勻的碳納米管分散液；

步驟4:在所述柔性襯底上放置掩模版并進行親水化處理；

步驟5:在親水化處理區域沉積碳納米管分散液，形成具有一定梯度分布的應變傳感層(2)；

步驟6:在應變傳感層(2)旁放置掩模版，蒸鍍金屬形成柔性導電層(3)。柔性導電層(3)一端與應變傳感層(2)相連，另一端作為柔性金屬引線連接部位；

步驟7:分離柔性傳感器的基底與柔性襯底層(1)；

步驟8:采用封裝層(4)對所述柔性襯底層(1)、所述應變傳感層(2)、所述柔性導電層(3)進行封裝，以使所述柔性襯底層(1)、所述應變傳感層(2)、所述柔性導電層(3)及所述封裝層(4)構成柔性傳感器。

5.根據權利要求5所述的一種基于咖啡環效應的可以探測人體生理信號的新型柔性傳感器的制備方法，其特征在于，對基底表面進行氟化處理，有利于所述柔性傳感器與所述基底無損分離。

6.根據權利要求5至6中任意一項所述的一種基于咖啡環效應的可以探測人體生理信號的新型柔性傳感器的制備方法，其特征在于，所述柔性襯底層(1)的材料包括：聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚酰亞胺(PI)等柔性且生物兼容的高分子聚合物。

7.根據權利要求5所述的一種基于咖啡環效應的可以探測人體生理信號的新型柔性傳感器的制備方法，其特征在于，所述應變傳感層(2)的材料包括：羧基化修飾的碳納米管。

8.根據權利要求5所述的一種基于咖啡環效應的可以探測人體生理信號的新型柔性傳感器的制備方法，其特征在于：所述柔性導電層(3)為蛇形結構，當新型柔性傳感器形變時，預留拉伸空間，不易斷裂導致系統性能下降。

9.根據權利要求5所述的一種基于咖啡環效應的可以探測人體生理信號的新型柔性傳感器的制備方法，其特征在于：所述應變傳感層(2)與所述柔性導電層(3)圖形化采用掩模版的方法實現。

10.根據權利要求5所述的一種基于咖啡環效應的可以探測人體生理信號的新型柔性傳感器的制備方法，其特性在于，將所述新型柔性傳感器貼附于人體皮膚進行檢測，所述新型柔性傳感器拉伸形變時，采用其電阻值變化作為信號傳輸數據，可高靈敏反映柔性傳感器的形變量。該測試方法適用于人體脈搏或者語音信號等生理數據。