[發明專利]一種表皮貼附式健康檢測系統及其制備方法

在審

• 申請號: 202110426316.7
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113180618A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 吳豪;楊淦光;張瑾文
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/1455;A61B5/389
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏倩

本發明公開了一種表皮貼附式健康檢測系統及其制備方法，屬于醫療健康檢測器械技術領域，該系統包括相互連接的前端柔性生理信號檢測模塊和后端信號處理輸出模塊，前端柔性生理信號檢測模塊是以柔性封裝材料作為封裝層，表面具有用于直接與使用者的人體皮膚進行粘附粘性功能層；前端柔性生理信號檢測模塊包括血氧檢測電路、體溫檢測電路和表皮電極，分別采集脈搏、體溫信號、肌電信號；后端信號處理輸出模塊將處理后的健康信息發送至移動終端。本發明的檢測系統能夠緊密貼附人體皮膚并共形的能力，通過設計電路實現后端信號處理輸出模塊對前端傳感數據的接收、處理與發送，能夠實現血氧飽和度、體溫、脈搏和肌肉疲勞程度信息的實時傳輸與顯示。

技術領域

本發明屬于醫療健康檢測器械技術領域，更具體地，涉及一種表皮貼附式健康檢測系統及其制備方法。

背景技術

隨著電子信息技術的不斷發展，近些年來陸續涌現出塑料電子、有機電子、印刷電子等于柔性電子領域相關的新興電子領域，柔性電子因其具有獨特的延展性、良好的可穿戴性以及可進行大規模制造、成本低廉等優點，廣泛應用于醫療、能源、軍事、教育等領域。目前市場上的柔性電子產品有印刷RFID、柔性顯示器、有機發光二極管OLED等。這類產品不同于傳統硬質電路，能夠實現彎折、拉伸延展等功能，因此被廣泛應用于現實生活中。

非侵入式血氧檢測的物理原理為光電容積法，該方法通過檢測人體血管搏動時血液對光吸收量的變化以此來計算人體血氧飽和度的。血氧傳感器主要由光電變換器和光源兩部分組成。光源采用了兩對氧合血紅蛋白(HbO2)和脫氧血紅蛋白(Hb)有選擇性的不同特定波長的發光二極管。光電變換器接收反射回來的光纖，再進行光電信號轉換放大輸出，最后基于朗博比爾定律將輸出信號進行計算并得出相應時刻的血氧飽和度。

人體的體溫是反映人體健康程度的一個重要的指標，因此對人體的溫度進行實時的檢測有著十分重要的意義。基于不同物理原理的溫度傳感器的種類十分繁多，例如：示溫涂料、熱敏電阻、鉑測溫電阻、半導體二極管等等。其中基于半導體二極管的數字溫度傳感器的測量精度高，功耗低且封裝小巧靈活，廣泛應用于醫療電子設備。

肌纖維和神經細胞一樣具有很高的興奮性，他們在興奮時最先出現的是動作電位，因此當肌肉收縮時會產生微弱的電流，在皮膚的適當位置附著電極可以測定身體表面的肌肉電流。并且當肌肉處于疲勞狀態時，與正常狀態相比較，其肌電信號會發生改變。所以可以對肌電信號進行分析來評估肌肉的疲勞狀態。

在工業機器越來越普及的今天，依然存在著不少高危行業需要展業人員直接參與第一線工作，如特種裝備操作和石化行業等。通常情況下，這些崗位作業環境復雜，人員需要佩戴的防護裝備繁多，例如：安全帽、耳罩、防護服等等，這些裝備在一定程度上妨礙了工人的行動敏捷性，稍有不慎就會引發嚴重的事故。因此在這種情況下，對于從業人員的生理健康乃至心理健康都有著很高的要求。目前市場上商業化的健康狀態監測系統，大多采用硬質電路，其便捷性和舒適性并不高，并不適合上述人群。因此，開發一種柔性輕便，能同時檢測多項生理指標的移動可穿戴式設備有著十分廣闊的應用前景。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種表皮貼附式健康檢測系統及其制備方法，通過結構設計和使用柔性材料賦予前端柔性生理信號檢測模塊能夠緊密貼附人體皮膚并共形的能力，通過設計電路實現后端信號處理模塊對前端傳感數據的接收、處理與發送，利用移動終端接收后端信號處理輸出模塊發送的數據并進一步顯示脈搏信息、血氧飽和度信息、體溫信息和肌肉疲勞程度信息。該系統能夠實現生理信號的實時傳輸與顯示。并且，本發明制備方法可直接采用絲網印刷工藝，相較于光刻、電子束河離子術刻蝕等傳統微納加工工藝，工藝更加簡單、且制造成本更低廉，更加利于大面積、批量化的工業生產。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種表皮貼附式健康檢測系統，包括前端柔性生理信號檢測模塊和后端信號處理輸出模塊，其中，