[发明专利]一种可穿戴自供电多功能传感器及可穿戴监测设备

说明书

本发明涉及一种可穿戴自供电多功能传感器及可穿戴监测设备，所述多功能传感器包括功能水凝胶和热电器件，所述功能水凝胶包括第一皮肤接触面，所述热电器件包括第二皮肤接触面，所述功能水凝胶作为传感信号部分，热电器件作为供电部分，两部分串联形成闭合电路。与现有技术相比，本发明具有供能效率高、工作稳定等优点。

技术领域

本发明传感器技术领域，尤其是涉及一种可穿戴自供电多功能传感器及可穿戴监测设备。

背景技术

利用柔性可穿戴传感器实现对人体行为运动和健康状态可视化监测已逐渐成为生物医学工程和人机交互领域的研究热点。理想的可穿戴传感器应具有较好的生物相容性以确保无害、合适的柔软度以确保与人体的机械匹配、强大的弹性以适应重复运动过程中的动态变形、优异的加工性以满足定制等特征。传统柔性器件通常由软质基底材料和硬质电子器件两部分组成，而软质基底往往无法满足以上特点。

目前所采用的传感器装置通常需要外置电源装置，增加了便携困难和成本。对于可穿戴应用，人体热能的收集可以提供持续的能量供给，既不依赖任何机械输入，也不依赖环境中的光或无线电波。利用人体体温发电的热电发电技术，是为可穿戴电子设备获取可持续能源的一种极具前景的方法。人体的体温常维持在37℃左右，与环境的温差通常在0-40℃范围内，这部分温差能量可以通过热电转换技术利用起来给电子器件供电。但在利用热电器件供电时，一方面需要提高热电材料和器件的性能，另一方面，还需要尽量减小器件与皮肤之间的热阻并使冷端有效的散热(即增大热电器件两端温差)，这对整个系统的设计仍是一个挑战。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种供能效率高的可穿戴自供电多功能传感器及可穿戴监测设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种可穿戴自供电多功能传感器，包括功能水凝胶和热电器件，所述功能水凝胶包括第一皮肤接触面，所述热电器件包括第二皮肤接触面，所述功能水凝胶作为传感信号部分，热电器件作为供电部分，两部分串联形成闭合电路。

进一步地，所述功能水凝胶为实现应变、压力、光、温度传感中的一种或多种功能的水凝胶。

进一步地，所述功能水凝胶在外界作用下产生表观电阻的变化，从而产生传感信号。

进一步地，所述第二皮肤接触面涂敷有高热导率材料。

进一步地，所述热电器件包括水凝胶接触面。

进一步地，所述水凝胶接触面涂敷有高热导率且电学绝缘的材料。

进一步地，所述热电器件为面外型热电器件或面内型热电器件。

进一步地，所述热电器件为刚性基底的块体热电器件、软封装方式制备的块体基柔性热电器件、在柔性基底上制备的热电器件或无基底的柔性热电器件。

第二方面，本发明提供一种可穿戴监测设备，包括如上所述的可穿戴自供电多功能传感器。

进一步地，该可穿戴监测设备为人体全周期生理活动监测设备。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的热电器件能利用体温实现对功能水凝胶的持续供电，供能效率高，工作稳定。

2、本发明可通过功能水凝胶实现应变、压力、光、温度等多种传感，方便实现对人体全周期生理活动的监测。

3、本发明的功能水凝胶可同时贴附在热电器件表面，增大热电器件两端温差以增大其输出功率，从而增大传感电信号，提高供能效率。

4、本发明的可穿戴自供电多功能传感器，在生物医学工程和人机交互领域具有重大的潜在应用价值。

附图说明