[发明专利]一种监测驾驶员眼动行为的可拉伸电子装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种驾驶员眼动行为实时监测装置，包括一可拉伸弹性基板，在弹性基板上集成了温度、出汗、眼电图等感知单元；本发明提供的可拉伸眼动行为监测装置贴合在眼角或者额头等部位表面，感知并记录驾驶员的生理信号。本发明还提供驾驶员眼动行为监测装置的制备方法，得到与柔性皮肤兼容的电子皮肤系统。本发明眼动行为监测装置贴合在眼角部位，不影响驾驶员的正常行驶，并且实时获取驾驶员的生理信号，大大提高了眼动行为监测装置的便携性。

技术领域

本发明涉及柔性电子与可穿戴电子领域，特别涉及一种面向驾驶员眼动行为监测的可拉伸电子皮肤设计及其制备方法。

背景技术

可拉伸电子当前柔性电子的一种重要发展趋势，在很多情形下具有独特的优势，具有优异的变形性能，可拉伸电子器件具有良好的拉伸变形能力，主动适应柔性皮肤表面并与之保持共形接触，减小电子器件与皮肤表面的运动滑移，同时减小由于运动摩擦引起的静电，提高电子器件记录生理信号的稳定性。可拉伸电子器件贴合在柔软皮肤表面，记录驾驶员的生理信息，实现驾驶员眼动行为的监测，在可穿戴电子与柔性电子领域将得到更加广泛的应用，将逐渐渗透到人类生活、工作的各个领域，对人类的生活产生深远的影响。

柔性电子技术为可拉伸电子皮肤的设计与制备提供了理想的解决方案，电子皮肤与人体无缝集成在一起，长时间地、稳定地记录驾驶员的生理状态信号，实现驾驶员眼动行为的监测，对驾驶员的疲劳模式提供准确的判定依据，推动可拉伸电子皮肤在生理健康监测、安全驾驶等领域的应用。当前可拉伸电子皮肤在驾驶员眼动行为监测的应用还是一片空白，人体的温度、汗液等生理信息同样影响驾驶员的眼动行为，眼动行为与驾驶员的多种生理信号之间的内在关系有待进一步揭示，驾驶员的眼动行为识别与疲劳驾驶问题有待深入。

实际中，越来越多的领域对电子器件具有大变形能力提出了需求，例如电子产品的个性化、多样化程度的提高以及生物兼容性与舒适性的要求，电子器件应用在一些复杂工况、复杂曲面和柔软物体表面上对电子器件的变形能力都提出了要求和挑战。利用弹性基底制备的可拉伸电子皮肤具有很好的拉伸性能，在研究以及实际应用中得到了广泛的关注，但是存在的最大问题是电子皮肤在驾驶员眼动行为监测中如何提供稳定记录驾驶员的生理信号，设计与制备可拉伸电子皮肤，并与皮肤表面保持共形接触的电子皮肤，实现温度、出汗、眼电图等信号实时监测的可拉伸电子皮肤是面临的主要问题。解决可拉伸电子皮肤人体兼容性与可穿戴性将为面向驾驶员眼动行为监测的可拉伸电子皮肤产品化提供技术支持。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的第一目的在于提供一种面向驾驶员眼动行为监测的可拉伸电子皮肤系统，可拉伸电子皮肤系统包括温度、出汗、眼电图等感知单元，感知单元采用由曲线段形成的网状结构，并且均集成同一块可拉伸弹性基板上；可拉伸电子皮肤贴合在皮肤表面，特别是驾驶员的眼角或者额头等部位，并与之保持共形接触，提高实时记录驾驶员的体温、出汗、眼电图等信号的精度；分析不同动作下的驾驶员对应的生理信号，建立相应的匹配关系，完成驾驶员眼动行为的识别。

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的第二目的在于提供一种面向驾驶员眼动行为监测的可拉伸电子皮肤系统的结构设计方法，包括温度、出汗、眼电图等感知模块由曲线段生成的网状结构，一般采用二阶自相似马鞍形结构，提高电子皮肤的拉伸变形能力；并且均集成在同一块超薄可拉伸弹性基板上，实现可拉伸电子皮肤与驾驶员皮肤表面保持共形接触，减小电子器件与皮肤表面之间的运动滑移，尽量减小电子器件与皮肤之间由于摩擦产生的静电荷，提高可拉伸电子皮肤记录驾驶员的生理信号稳定性与精度。

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的第三目的在于提供一种面向驾驶员眼动行为监测的可拉伸电子皮肤系统的制备方法，制备得到集成温度、出汗、眼电图等感知模块的可拉伸电子皮肤，感知功能模块均是图案化的金属薄膜形成的；加工工艺过程主要包括金属薄膜图案化与电子器件转移到柔性基底两部分，转印工艺工程在于采用临时衬底作为牺牲层，实现电子器件从硅基衬底上的释放并转印到柔性衬底上。