[发明专利]用于药物注射的集传感与执行功能于一体的可穿戴器件

说明书

本发明提供一种用于药物注射的集传感与执行功能于一体的可穿戴器件，包括依次连接的敏感单元结构层、叉指电极层和柔性膜层；敏感单元结构层，其包括基体、设置在基体中且用于容置药液的空腔以及与空腔连通的喷嘴扩散阀，所述基体上具有受按压而挤出空腔中药液的多个凸起结构，在所述多个凸起结构的表面设置有导电膜层；叉指电极层，其与控制器件电气连接，所述叉指电极与所述导电膜层连接；以及柔性膜层，其覆盖在所述叉指电极层上。本发明结构简单、使用方便，通过机电液耦合将传感与执行功能集成到一个元件中，实现了用于健康监测的柔性可穿戴器件的小型化与便携性。

技术领域

本发明属于可穿戴器件的技术领域，具体涉及一种用于药物注射的集传感与执行功能于一体的可穿戴器件。

背景技术

小型化、便携性以及智能化是可穿戴器件发展的必然趋势。电子皮肤作为一种典型的可穿戴器件，由于其良好的灵活性和卓越的类皮肤感知性能，在健康监测、可穿戴电子方面有很大的应用前景。然而，在健康监测系统中不仅需要对外部信号的精确感知能力，也需要对外部信号做出智能化响应的能力。为了满足这些领域日益增长的智能化需求，电子皮肤作为传感器必须与信号传输、处理器和执行器结合，组成基于传感器—处理器—执行器的多组件柔性智能可穿戴系统。由于多元件的存在，这种系统存在体积大、反应不迅速、柔韧性不足、可靠性不高、便携性差等问题。尽管现有研究采用多模态电子皮肤或集成度高的电子元件以简化智能可穿戴系统，但系统仍至少包含电子皮肤、处理器和执行器三个元件，限制了系统的进一步简化。此外，柔性系统的小型化往往伴随着系统功能和智能的退化。因此构建用于健康监测的小型化、便携性以及智能化的可穿戴器件是一个巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种用于药物注射的集传感与执行功能于一体的可穿戴器件，该可穿戴器件通过机电液耦合将传感与执行功能集成到一个元件中，实现了用于健康监测的柔性可穿戴器件的小型化与便携性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于药物注射的集传感与执行功能于一体的可穿戴器件，包括依次连接的敏感单元结构层、叉指电极层和柔性膜层；

敏感单元结构层，其包括基体、设置在基体中且用于容置药液的空腔以及与空腔连通的喷嘴扩散阀，所述基体上具有受按压而挤出空腔中药液的多个凸起结构，在所述多个凸起结构的表面设置有导电膜层；

叉指电极层，其与控制器件电气连接，所述叉指电极与所述导电膜层连接；以及

柔性膜层，其覆盖在所述叉指电极层上。

进一步地，所述基体还包括朝向人体皮肤设置的底层，所述多个凸起结构与所述底层连接形成所述空腔，在所述基体上还设置有与所述空腔连通的微通道，所述喷嘴扩散阀与所述微通道连接。

进一步地，所述凸起结构为半球形结构，所述喷嘴扩散阀的内径随着远离所述空腔逐渐减小。

进一步地，所述基体采用有机绝缘材料制成。

进一步地，所述基体采用聚二甲基硅氧烷、热塑性弹性体、硅胶中的一种制成。

进一步地，所述导电膜层由碳黑、碳纳米管、石墨烯、纳米金颗粒或银纳米线中的一种制成。

进一步地，所述叉指电极由金属材料或者导电性良好的非金属材料制成。

进一步地，所述叉指电极由铜、铝、银、金中的一种制成。

进一步地，所述叉指电极由氧化铟锡制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明具有小型化与便携性的特点，其通过机电液耦合将传感与执行功能集成到一个元件中，实现了用于健康监测的柔性可穿戴器件的小型化与便携性；