[发明专利]生理信号采集传感带及其应用

说明书

技术领域

本方案涉及摩擦电传感技术领域，具体地，涉及生理信号采集传感带及其应用，更具体地，涉及生理信号采集传感带、生理监测系统、生理监测床垫和生理监测枕头。

背景技术

基于摩擦发电机的生理信号监测传感带已被应用于人体生理信号的采集与监测，如心跳、呼吸等。摩擦发电机中构成摩擦界面的两个摩擦层不断发生接触分离，产生感应电荷，改变了两输出电极之间的电容，使两电极间产生电势差，当与外电路接通时，以交流的脉冲电的形式输出。但由于心跳、呼吸等人体活动幅度较小，从而作用在摩擦发电机上的力较小，导致摩擦发电机的输出信号小，不易识别、分析和处理。

由此，基于摩擦发电机的生理信号监测传感带有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种生理信号采集传感带，该生理信号采集传感带通过在摩擦发电机的第一电极层与第一高分子聚合物绝缘层间设置了一层增强层，当第一电极层与第一高分子聚合物绝缘层之间的摩擦界面产生感应电荷后，增强层可降低摩擦产生的电子与感应正电荷在内部电场作用下的中和速率，从而使感应电荷的密度提高，进而，使第一电极层与第二电极层之间的电势差增大，从而，传感带输出信号的幅值增大。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种生理信号采集传感带。根据本发明的实施例，该生理信号采集传感带包括：摩擦发电机：所述摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极层、增强层、第一高分子聚合物绝缘层和第二电极层；绝缘层，所述绝缘层包覆在所述摩擦发电机的外表面；屏蔽层，所述屏蔽层包覆在所述绝缘层的外表面；封装层，所述封装层包覆在所述屏蔽层的外表面；以及输出电极，所述输出电极包括第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极穿入所述绝缘层、所述屏蔽层和所述封装层并与所述第一电极层相连，所述第二引出电极穿过所述封装层与所述屏蔽层相连，或所述第二引出电极穿过所述绝缘层、所述屏蔽层和所述封装层并与所述屏蔽层和所述第二电极层相连。

根据本发明实施例的生理信号采集传感带，在摩擦发电机的第一电极层与第一高分子聚合物绝缘层间设置了一层增强层，当第二电极层与第一高分子聚合物绝缘层之间的摩擦界面产生感应电荷后，增强层可降低摩擦产生的电子与感应正电荷在内部电场作用下的中和速率，从而使感应电荷的密度提高，进而，使第一电极层与第二电极层之间的电势差增大，从而，传感带输出信号的幅值增大。同时，绝缘层和屏蔽层实现了自防潮和自屏蔽的功能，这不仅增加了其输出电信号的稳定性，同时还延长了使用寿命。并且，该生理信号采集传感带的成本低、结构简单、信号敏感度高、稳定性好。

进一步说明的是，本发明实施例的生理信号采集传感带是基于摩擦发电机的原理制成的。该生理信号采集传感带不仅可用于监测人体呼吸、心跳的频率和/或波形，还可同时检测其他生理行为和动作信号。以睡眠生理监测为例，当人处于安静睡眠中时，由生理信号采集传感带输出的生理电信号(如电压信号)能反映人体安静睡眠中的呼吸、心跳的频率和/或波形；当睡眠中出现翻身、离床、打鼾等动作时，生理信号采集传感带会输出明显异于处于安静睡眠中的生理电信号，基于上述信号，可以分析睡眠质量及人体健康状况。

另外，根据本发明上述实施例的生理信号采集传感带，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述第一高分子聚合物绝缘层的靠近所述第一电极层的表面上设置有凹凸结构。

根据本发明的实施例，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二电极层相对的两个表面构成摩擦界面。

根据本发明的实施例，构成所述摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构。

根据本发明的实施例，所述第一高分子聚合物绝缘层是由聚二甲基硅氧烷形成的。

根据本发明的实施例，所述增强层的载流子浓度不大于所述第一高分子聚合物绝缘层的载流子浓度，且所述增强层的电子迁移率不大于所述第一高分子聚合物绝缘层的电子迁移率。

根据本发明的实施例，所述增强层是由选自聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、硅胶、聚酰胺、聚乙烯醇、聚三氟氯乙烯和全氟乙丙烯共聚物的至少一种形成的。

根据本发明的实施例，所述增强层的厚度为0.03mm-2mm。

根据本发明的实施例，所述增强层具有镂空结构。

根据本发明的实施例，所述镂空结构呈阵列排布。

根据本发明的实施例，相邻所述镂空结构的间距为5mm-25mm。