[发明专利]一种监测手腕脉搏的可穿戴柔性传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生理监测领域，尤其涉及一种监测手腕脉搏的可穿戴柔性传感器及其制备方法，还涉及一种基于所述监测手腕脉搏的可穿戴柔性传感器的监测系统。

背景技术

脉象，即人体动脉跳动节律快慢、大小、强弱、浮沉、虚实等象征，人体脉象因蕴涵了丰富的健康状况信息而被中医视为生命的语言，因而越来越受到中外医学界的重视。脉搏波所呈现出的波形、波幅、波速和周期等综合信息在很大程度上反映出人体心血管系统中许多血流特征。

目前国内外用于监测生理信号的可穿戴医疗织物也有一些报道，诸如美国VivoMetrics公司开发的“生命衫”，可以反映穿戴者的呼吸情况和记录人体的体位变化，但它穿戴性不好、操作复杂、不适合在日常生活和工作中使用；意大利Milior of Prado公司将纤维或纱线形式的智能传感器与织物技术等结合起来监测呼吸、体温，但价格高且在日常生活中穿戴的舒服性不好，影响其实用性；德国Fraunhofer IZM开发的具有传感功能的T恤衫可以实现对穿着者心电生理参数的检测，但长期与皮肤接触会引起皮肤溃烂。现有技术中其他用于脉搏检测的仪器同样存在操作复杂、成本高、携带不便、不能满足日常监测需求、生物相容性差、穿戴不舒服等问题。

调研发现，目前用于采集手腕部桡动脉处脉搏信号的可穿戴式电子织物以及通过对桡动脉处脉搏信号的分析来判断人体生理健康的专业穿戴式织物很少，而能满足普通人日常随时随方便监测需求的几乎没有，因此开发一款智能化、大众化、科学化和便捷化的脉搏监测工具显得尤为重要。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的是：提供一种监测手腕脉搏的可穿戴柔性传感器，将柔性传感器集成在与手腕接触的织物上采集脉搏的脉动数据，有效监测人体手腕脉搏跳动情况。

为了解决背景技术中的技术问题，本发明提供了一种监测手腕脉搏的可穿戴柔性传感器，包括织物物件；阻隔层，其形成于所述织物物件上接触到手腕脉搏的区域内；敏感层，其形成于所述阻隔层的上表面；电极层，包括至少两条从敏感层或敏感层的表面引出的电极；及亲肤层，形成于敏感层的上表面或敏感层上表面及电极层位于敏感层上表面的部分；其中，所述敏感层由三维孔状纳米敏感材料构成，所述亲肤层与阻隔层由柔性高分子聚合物构成且具有生物相容性，所述亲肤层与阻隔层共同包裹所述敏感层。

所述敏感层的三维孔状纳米敏感材料的孔的大小为0.2-20μm，且孔与孔之间的间隙为10-200μm，所述敏感层由以下步骤制备得到：S1、碳材料和挥发性溶剂按质量比为1:1～1:3混合后进行超声处理30～60min，得浆液状混合物；S2、在浆液状混合物中加入与碳材料质量比为1:1～1:10的柔性高分子聚合物，搅拌后得粘稠状混合物；S3、将粘稠状混合物涂覆在阻隔层上，然后在70～80℃下加热固化，从而制得所述敏感层。

所述电极探出敏感层的一端不与所述阻隔层和亲肤层接触，或者，所述电极探出敏感层的一端连接无线发射器且所述电极与无线发射器都被所述阻隔层和亲肤层共同包裹。

所述阻隔层为厚度范围为10-300μm的PDMS薄膜，或者阻隔层的柔性高分子聚合物为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺或聚乙烯中的任意一种；所述亲肤层为厚度范围为5-80μm的PDMS薄膜，或者为厚度范围为5-80μm的PE薄膜或乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜；所述电极包括导电无纺布、铜箔或漆包线。

本发明还提供了一种监测手腕脉搏的可穿戴柔性传感器的制备方法，包括以下步骤：S1、在织物物件上接触到手腕脉搏的区域涂一层柔性高分子聚合物形成柔性薄膜，即为阻隔层；S2、在所述阻隔层上涂三维孔状纳米敏感材料，得到敏感层；S3、引出至少两条电极，所述电极的一端接触所述敏感层，另一端探出所述敏感层；S4、在所述敏感层表面涂一层柔性高分子聚合物，形成覆盖所述敏感层并与所述阻隔层共同包裹所述敏感层的亲肤层。

步骤S1中的阻隔层为厚度范围为10-300μm的PDMS薄膜，或者阻隔层的柔性高分子聚合物为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚乙烯中的任意一种；步骤S4中的亲肤层为厚度范围为5-80μm的PDMS薄膜，或者为厚度范围为5-80μm的PE薄膜或乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜。

步骤S3中电极材料包括导电无纺布、铜箔或漆包线，所述电极的材质还可以是金、铂、镍、银、铟、碳纳米管、石墨烯或银纳米线中的一种或多种组合；电极的引出方式为粘贴、印刷或物理切割。

本发明还提供了一种基于上述的监测手腕脉搏的可穿戴柔性传感器的监测系统，包括以下模块：