CN106725887A - 一种制备柔性呼吸传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种简易的制备柔性呼吸传感器的方法，该方法不需要复杂的工艺步骤以及繁多的辅助材料，仅需要将表面粗糙的绝缘柔性衬底作为敏感面，并将电极附着在敏感面表面上，即可制备出柔性呼吸传感器。本发明利用呼吸中的水气在柔性衬底表面形成水分子膜的瞬时导电作用——呼气时水分子凝结成膜使得电极间的电阻降低(电流上升)、呼气停止后水分子膜瞬间挥发并使得电极间的电阻增大(电流下降)来探测呼吸；在一定的粗糙度范围内，由于水分子冷凝成核点丰富，有利于水分子膜的瞬间形成，因此探测效果显著；由于所选衬底为柔性，因此探测材料具有良好的柔韧性；同时原材料成本低廉，制备工艺简便，具有成本低的特点。

Description

一种制备柔性呼吸传感器的方法
技术领域
本发明属于柔性呼吸传感器的制备方法及工艺领域，更具体的，涉及一种制备柔性呼吸传感器的简便方法。
背景技术
实时监测呼吸状态的变化不仅可以帮助患者诊治，而且可以极早预防各种并发症的发生，提高患者的存活率。可穿戴监测技术为实时监测睡眠呼吸暂停低通气综合征病人的呼吸状态提供了一种简便方法。穿戴式监测系统即将生理信息检测、无线通信和穿戴式技术相融合的一种监测人体生理状态的系统，相对于传统的监测设备，穿戴式监测可以实现一种低生理、心理负荷甚至无负荷状态下生理参数的获取，且穿戴式监测系统具有体积小、成本低、功耗小、携带方便等突出特点。然而，目前医疗及健康监控系统中应用于呼吸监测传感器的材料通常成本较高，制备过程复杂，难以实现批量化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简易的制备柔性呼吸传感器的方法，用于制备出具有优异的工艺便利性的柔性呼吸传感器，解决现有技术存在的成本较高，制备过程复杂，难以实现批量化生产等问题。
本发明提出的技术方案为：
一种制备柔性呼吸传感器的方法，包括如下步骤：
选用表面粗糙颗粒度大小在11000目～1000目的柔性衬底作为敏感面，将电极附着在敏感面表面上而成。
优选的，所述柔性衬底为绝缘体。
优选的，所述附着工艺用于将电极附着在敏感面表面，包括：粘贴导电胶带、涂覆导电胶/涂料/油墨并固化和涂写导电碳材料。
优选的，所述绝缘柔性衬底优选为金相砂纸、石头纸或丁腈橡胶膜。
优选的，所述电极优选为铜箔、石墨或银胶。
本发明所制备的柔性呼吸探测材料的探测机制在于呼吸中的水气在柔性衬底表面形成水分子膜的瞬时导电作用——呼气时水分子凝结成膜使得电极间的电阻降低(电流上升)，呼气停止后水分子膜瞬间挥发并使得电极间的电阻增大(电流下降)，因此可以根据电阻变化引发的电流变化来探测呼吸；在一定的粗糙度范围内，由于水分子冷凝成核点丰富，有利于水分子膜的瞬间形成，因此探测效果显著；液膜冷凝，其引起的电阻变化比普通受潮要大很多，具有更高的灵敏度；由于所选衬底为柔性，因此探测材料具有良好的柔韧性；同时原材料成本低廉，制备工艺简便，因此还具有成本低的特点。
本发明的有益效果是：通过简单的步骤，可以制备出一种柔性呼吸传感器，与目前的制备工艺相比，该技术具有简单易行的制备工艺、极短的工艺周期、以及较低的成本。并且与目前常见的探测呼吸的半导体材料不同，该绝缘材料具有极佳的稳定性。
附图说明
图1为实例1-5所制备的柔性呼吸传感器的微观显微图片；图2为实例1-5所制备的柔性呼吸传感器的探测信号。
具体实施方式
下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。
本发明实例提供一种简易的制备柔性呼吸传感器的方法，其具体实施步骤为：
(一)工艺准备：裁剪表面粗糙的绝缘柔性衬底。
(二)附着电极：用铜箔附着在(一)中的绝缘柔性衬底上，获得柔性呼吸传感器。
实例：
实例1
步骤1，工艺准备：裁剪1000目的金相砂纸。
步骤2，附着电极：用铜箔附着在步骤1中的金相砂纸上，获得柔性呼吸传感器。其微观形貌如图1(a)所示，可以看出表面具有明显的颗粒粗糙形貌。
采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得可拉伸呼吸监控材料性能如图2(a)所示。可以看出，当呼气的时候，水分子膜冷凝在敏感材料表面使电阻下降，表面电阻的下降引起了电流的明显上升；在不呼气的时候，水分子膜迅速挥发，使敏感材料表面的电阻上升，因此此时电流下降。与现有技术或方法相比，本实例在工艺更简便(没有涉及高温高压等苛刻环境、也没有发生任何化学反应等)、原材料成本更低廉(没有使用现有技术和方法通常涉及的纳米材料、贵金属材料、复杂化合物材料等)的条件下，可以完成对呼吸的探测，具有显著的成本和工艺优势。
实例2
步骤1，工艺准备：裁剪6000目的金相砂纸。
步骤2，附着电极：用铜箔附着在步骤1中的金相砂纸上，获得柔性呼吸传感器。其微观形貌如图1(b)所示。
采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得可拉伸呼吸监控材料性能如图2(b)所示。可以看出，当呼气的时候，水分子膜冷凝在敏感材料表面使电阻下降，表面电阻的下降引起了电流的明显上升；在不呼气的时候，水分子膜迅速挥发，使敏感材料表面的电阻上升，因此此时电流下降。与现有技术或方法相比，本实例在工艺更简便(没有涉及高温高压等苛刻环境、也没有发生任何化学反应等)、原材料成本更低廉(没有使用现有技术和方法通常涉及的纳米材料、贵金属材料、复杂化合物材料等)的条件下，可以完成对呼吸的探测，具有显著的成本和工艺优势。
实例3
步骤1，工艺准备：裁剪11000目的金相砂纸。
步骤2，附着电极：在所述金相砂纸上，附着两条平行的铜箔，即可组成对电极，获得柔性呼吸传感器。其微观形貌如图1(c)所示。
采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得可拉伸呼吸监控材料性能如图2(c)所示。可以看出，当呼气的时候，水分子膜冷凝在敏感材料表面使电阻下降，表面电阻的下降引起了电流的明显上升；在不呼气的时候，水分子膜迅速挥发，使敏感材料表面的电阻上升，因此此时电流下降。与现有技术或方法相比，本实例在工艺更简便(没有涉及高温高压等苛刻环境、也没有发生任何化学反应等)、原材料成本更低廉(没有使用现有技术和方法通常涉及的纳米材料、贵金属材料、复杂化合物材料等)的条件下，可以完成对呼吸的探测，具有显著的成本和工艺优势。
实例4
步骤1，工艺准备：裁剪石头纸。
步骤2，附着电极：在石头纸粗糙表面上，涂写导电碳材料——用高纯石墨棒在石头纸上涂写两行平行的石墨痕迹，涂写至石墨无法进一步附着，即可组成对电极，获得柔性呼吸传感器。其微观形貌如图1(d)所示。
采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得可拉伸呼吸监控材料性能如图2(d)所示。可以看出，当呼气的时候，水分子膜冷凝在敏感材料表面使电阻下降，表面电阻的下降引起了电流的明显上升；在不呼气的时候，水分子膜迅速挥发，使敏感材料表面的电阻上升，因此此时电流下降。与现有技术或方法相比，本实例在工艺更简便(没有涉及高温高压等苛刻环境、也没有发生任何化学反应等)、原材料成本更低廉(没有使用现有技术和方法通常涉及的纳米材料、贵金属材料、复杂化合物材料等)的条件下，可以完成对呼吸的探测，具有显著的成本和工艺优势。
实例5
步骤1，工艺准备：裁剪丁腈橡胶膜。
步骤2，附着电极：在丁腈橡胶膜表面涂刷低温固化的导电银胶，形成两条平行的银胶带，在100摄氏度恒温烘箱中烘烤1小时形成对电极。用铜箔附着在步骤1中的丁腈橡胶膜上，获得柔性呼吸传感器。其微观形貌如图1(e)所示。
采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得可拉伸呼吸监控材料性能如图2(e)所示。可以看出，当呼气的时候，水分子膜冷凝在敏感材料表面使电阻下降，表面电阻的下降引起了电流的明显上升；在不呼气的时候，水分子膜迅速挥发，使敏感材料表面的电阻上升，因此此时电流下降。与现有技术或方法相比，本实例在工艺更简便(没有涉及高温高压等苛刻环境、也没有发生任何化学反应等)、原材料成本更低廉(没有使用现有技术和方法通常涉及的纳米材料、贵金属材料、复杂化合物材料等)的条件下，可以完成对呼吸的探测，具有显著的成本和工艺优势。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种制备柔性呼吸传感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：
选用表面粗糙颗粒度大小在11000目～1000目的柔性衬底作为敏感面，将电极附着在敏感面表面上而成。
2.根据权利要求1所述的柔性呼吸传感器的方法，其特征在于，所述柔性衬底为绝缘体。
3.根据权利要求1所述的柔性呼吸传感器的方法，其特征在于，所述附着工艺用于将电极附着在敏感面表面，包括：粘贴导电胶带、涂覆导电胶/涂料/油墨并固化和涂写导电碳材料。
4.根据权利要求2所述的柔性呼吸传感器的方法，其特征在于，所述绝缘柔性衬底优选为金相砂纸、石头纸或丁腈橡胶膜。
5.根据权利要求1或2所述的柔性呼吸传感器的方法，其特征在于，所述电极优选为铜箔、石墨或银胶。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108318059A (zh) * 2018-02-12 2018-07-24 清华大学 纸基传感器及其制备方法
CN108670255A (zh) * 2018-03-07 2018-10-19 南京纳铠生物医药科技有限公司 一种超轻便可穿戴呼吸监测仪器及其监测方法
CN110769610A (zh) * 2019-11-27 2020-02-07 华中科技大学 一种表皮电子器件和多模态表皮电子传感器的制备方法
CN110916621A (zh) * 2019-11-28 2020-03-27 杭州电子科技大学 一种检测多种生理信号的柔性传感器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1985761A (zh) * 2006-12-14 2007-06-27 东华大学 一种用于电子织物的应变式柔性呼吸传感器及其应用
US20150233897A1 (en) * 2012-08-24 2015-08-20 Automotive Coalition For Traffic Safety, Inc. Highly accurate breath test system
CN104873200A (zh) * 2015-04-10 2015-09-02 北京科技大学 一种用于检测人体运动的柔性传感器及制备方法
CN105340369A (zh) * 2013-02-06 2016-02-17 伊利诺伊大学评议会 具有容纳室的可拉伸的电子系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1985761A (zh) * 2006-12-14 2007-06-27 东华大学 一种用于电子织物的应变式柔性呼吸传感器及其应用
US20150233897A1 (en) * 2012-08-24 2015-08-20 Automotive Coalition For Traffic Safety, Inc. Highly accurate breath test system
CN105340369A (zh) * 2013-02-06 2016-02-17 伊利诺伊大学评议会 具有容纳室的可拉伸的电子系统
CN104873200A (zh) * 2015-04-10 2015-09-02 北京科技大学 一种用于检测人体运动的柔性传感器及制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108318059A (zh) * 2018-02-12 2018-07-24 清华大学 纸基传感器及其制备方法
CN108670255A (zh) * 2018-03-07 2018-10-19 南京纳铠生物医药科技有限公司 一种超轻便可穿戴呼吸监测仪器及其监测方法
CN110769610A (zh) * 2019-11-27 2020-02-07 华中科技大学 一种表皮电子器件和多模态表皮电子传感器的制备方法
CN110916621A (zh) * 2019-11-28 2020-03-27 杭州电子科技大学 一种检测多种生理信号的柔性传感器

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