CN110507301A - 用于体征信号获取的电子监测器及其制备方法 - Google Patents

用于体征信号获取的电子监测器及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于体征信号获取的电子监测器及其制备方法，其中，用于体征信号获取的电子监测器包括粘附层，功能层、电接口和表面封装层。在心跳或脉搏振动以及眨眼的刺激下，本发明的电子监测器功能层上的GaIn/Mxene复合柔性导电材料表面产生裂缝，从而导致导电通路减少，电阻增大，进而反映体征信号。本发明提供的用于体征信号获取的电子监测器具有完美监测器可贴合形，环保无毒性以及高灵敏度特性；除此之外，本发明提供的电子监测器的制备方法，其制备过程简单，成本低，环保。

Description

用于体征信号获取的电子监测器及其制备方法
技术领域
本发明涉及柔性电子监测器，具体涉及一种用于体征信号获取的电子监测器及制备方法。
背景技术
心血管等一些疾病具有病情隐蔽、突发性强和危险性高的特点，并且根据Norris等相关研究表明超过70％的患者在心脏骤停前存在明显不适，因而，实现远程医疗监测和提前预警预报是一种十分有效的方法，而目前医院采用的ECG等设备具有体积大，携带不方便的缺点，很难实现体征信号包括ECG信号，脉搏信号等的日常生活的监护。
而目前市场上存在的心电监测仪大部分利用的将小型的嵌入式系统嵌入到柔性基地中，制备具有折中效果的半柔性心电监测仪等体征监测信号，存在以下缺点:1)佩戴不舒服；2)受限于其感知原理，心电监测的灵敏度不够，导致关键数据丢失。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种用于体征信号获取的电子监测器及制备方法，解决佩戴不便，灵敏度不高的问题。
技术方案：本发明所述的用于体征信号获取的电子监测器，包括粘附层，所述粘附层上设置有柔性功能层；所述柔性功能层包括柔性导电功能层和电接口；所述电接口一端连接柔性导电功能层，另一端作为电子监测器的信号输出接口，向外层处理设备输出体征信号，所述柔性功能层上覆盖有表面封装层。
所述粘附层采用聚丙烯酸甲酯制成。
所述柔性导电功能层采用GaIn/Mxene的复合柔性导电材料制成。
所述电接口采用Ni/GaIn复合导电材料制成。
所述表面封装层采用聚乙烯吡咯烷酮制成。
本发明所述的用于体征信号获取的电子监测器的制备方法，包括以下步骤：
(1)将Mxene和GaIn按质量比为1:5～1:20混合，搅拌均匀，配置成GaIn/Mxene复合柔性导电材料；将Ni和GaIn混合按质量比1:10～1：15混合，搅拌均匀，配置成Ni/GaIn 复合导电材料；
(2)将PMA灌注到中性笔芯中，涂画出所需形状；
(3)将步骤(1)中配置好的GaIn/Mxene复合柔性导电材料装配至卷印机中，卷印到步骤(2)中PMA涂抹的区域，形成柔性导电功能层；
(4)用PMA画出电接口和电连接线图案；
(5)将步骤(1)中配置好的Ni/GaIn导电材料装配至卷印机中，之后卷印到步骤(4)中 PMA画出的区域，形成电接口；
(6)将PVP和水按质量比7:3～5:5混合，搅拌配置成绝缘封装材料，喷涂在步骤(2)-(5) 所制备的粘附层-功能层-电接口上，即制得用于体征信号获取的电子监测器。
有益效果：本发明具有灵敏度高，贴合性高的优点，可根据需求灵活改变形状，尺寸大小可控，可以针对不同的监测器位置制备不同的图样方案，实现更好的体征信号获取，制备方法简单，成本低，易于大规模量产制备。
附图说明
图1为采用本发明心脏监测的结构示意图；
图2为采用本发明手腕弯曲状态监测的结构示意图；
图3为采用本发明眨眼监测的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
用于体征信号获取的电子监测器，，包括粘附层，粘附层上设置有柔性功能层；所述柔性功能层包括柔性导电功能层1和电接口2；电接口2一端连接柔性导电功能层1，另一端作为电子监测器的信号输出接口，向外层处理设备输出体征信号，柔性功能层上覆盖有表面封装层3。所述粘附层采用聚丙烯酸甲酯制成。所述柔性导电功能1层采用 GaIn/Mxene的复合柔性导电材料制成。所述电接口2采用Ni/GaIn复合导电材料制成。所述表面封装层3采用聚乙烯吡咯烷酮制成。
根据不同的监测位置，可以改变监测器的形状，具体如下：
如图1所示，该监测器可以贴附在心脏上，用于心脏跳动信号获取，形状如图，由 3个并联电阻res1,res2和res3组成。
当心脏跳动时，监测器中的GaIn/Mxene功能层会产生裂缝，从而导致导电通路减少，电阻增大，并且心跳振动越剧烈，GaIn/Mxene复合柔性导电材料表面产生裂缝越多，从而导致导电通路减少越多，电阻增大越厉害。因此，通过在三个点处采集电阻的变化情况来反映心脏跳动强弱和相位信息来综合监测身体的健康状态。
上述心脏监测器的制备步骤如下：
(a)将质量为1组分的Mxene和10组分的GaIn混合，搅拌均匀，其中GaIn中Ga 和In的质量比为4:3，配置成GaIn/Mxene复合柔性导电材料；将1组分的Ni和5组分的GaIn混合，搅拌均匀，配置成Ni/GaIn导电材料；
(b)将PMA灌注到中性笔芯中，然后在心脏特定区域上画出附图1功能层的图案；
(c)将步骤a中配置好的GaIn/Mxene复合柔性导电材料装配至卷印机(roller)中，之后卷印到步骤b中PMA涂抹的区域，形成具有特定图案的GaIn/Mxene功能层；
(d)在心脏处画出附图1中的电接口和电连接线图案；
(e)将步骤a中配置好的Ni/GaIn导电材料装配至卷印机(roller)中，之后卷印到步骤d中PMA涂抹的区域，形成电连接和导电层；
(f)将PVP和水按质量比为7:3混合，搅拌配置成绝缘封装材料，之后喷涂在步骤b-e所制备的粘附层-功能层-电接口层上，作为电绝缘和保护层；
如图2所示，该电子检测器贴合在手腕处，用于获取手腕弯曲信号，来监测手腕的运动状态。形状如图2所示，此时电子监测器呈现手环形状，由三个独立的电阻 res1,res2和res3组成，分别监测手腕运动过程中手腕底部，左侧和右侧的弯曲情况。
当手腕弯曲时，三个独立电阻中的GaIn/Mxene功能层会产生裂缝，从而导致导电通路减少，电阻增大，并且弯曲程度越大，GaIn/Mxene复合柔性导电材料表面产生裂缝越多，从而导致导电通路减少越多，电阻增大越厉害。因此，通过在三个点处采集电阻的变化情况来反映监测手腕运动过程中手腕底部，左侧和右侧的弯曲情况。
上述手腕弯曲状态监测电子监测器的制备步骤如下：
(a)将质量为1组分的Mxene和10组分的GaIn混合，搅拌均匀，其中GaIn中Ga 和In的质量比为4:3，配置成GaIn/Mxene复合柔性导电材料；将1组分的Ni和5组分的GaIn混合，搅拌均匀，配置成Ni/GaIn导电材料；
(b)将PMA灌注到中性笔芯中，然后在心脏特定区域上画出附图2功能层的图案；
(c)将步骤a中配置好的GaIn/Mxene复合柔性导电材料装配至卷印机(roller)中，之后卷印到步骤b中PMA涂抹的区域，形成具有特定图案的GaIn/Mxene功能层；
(d)在心脏处画出附图2中的电接口和电连接线图案；
(e)将步骤a中配置好的Ni/GaIn导电材料装配至卷印机(roller)中，之后卷印到步骤d中PMA涂抹的区域，形成电连接和导电层；
(f)将PVP和水按质量比为7:3混合，搅拌配置成绝缘封装材料，之后喷涂在步骤(b)-(e)所制备的粘附层-功能层-电接口层上，作为电绝缘和保护层
如图3所示，该电子监测器贴合在眼睛眼角处，用于获取眨眼信息，来监测睡眠状态，以及通过监测闭眼和睁眼来监测人的精神状态。该电子监测器的形状如图3所示，此时电子监测器呈现狭长长方形电阻形状。
当眼睛由闭合到睁开时，狭长电阻中的GaIn/Mxene功能层会产生裂缝，从而导致导电通路减少，电阻增大；反之，当眼睛由睁开到闭合时，狭长电阻中的GaIn/Mxene 功能层裂缝会闭合，从而导致导电通路增加，电阻降低。因此，通过采集电阻的变化情况来反映眨眼情况，进而监测人的水面状态或白天的精神状态。
上述眨眼监测电子监测器的制备步骤如下：
(a)将质量为1组分的Mxene和10组分的GaIn混合，搅拌均匀，其中GaIn中Ga 和In的质量比为4:3，配置成GaIn/Mxene复合柔性导电材料；将1组分的Ni和5组分的GaIn混合，搅拌均匀，配置成Ni/GaIn导电材料；
(b)将PMA灌注到中性笔芯中，然后在心脏特定区域上画出附图3功能层的图案；
(c)将步骤a中配置好的GaIn/Mxene复合柔性导电材料装配至卷印机(roller)中，之后卷印到步骤b中PMA涂抹的区域，形成具有特定图案的GaIn/Mxene功能层；
(d)在心脏处画出附图3中的电接口和电连接线图案；
(e)将步骤a中配置好的Ni/GaIn导电材料装配至卷印机(roller)中，之后卷印到步骤d中PMA涂抹的区域，形成电连接和导电层；
(f)将PVP和水按质量比为7:3混合，搅拌配置成绝缘封装材料，之后喷涂在步骤(b)-(e)所制备的粘附层-功能层-电接口层上，作为电绝缘和保护层。

Claims (6)

1.一种用于体征信号获取的电子监测器，其特征在于，包括粘附层，所述粘附层上设置有柔性功能层；所述柔性功能层包括柔性导电功能层(1)和电接口(2)；所述电接口一端连接柔性导电功能层，另一端作为电子监测器的信号输出接口，向外层处理设备输出体征信号，所述柔性功能层上覆盖有表面封装层(3)。
2.根据权利要求1所述的用于体征信号获取的电子监测器，其特征在于，所述粘附层采用聚丙烯酸甲酯制成。
3.根据权利要求1所述的用于体征信号获取的电子监测器，其特征在于，所述柔性导电功能(1)层采用GaIn/Mxene的复合柔性导电材料制成。
4.根据权利要求1所述的用于体征信号获取的电子监测器，其特征在于，所述电接口(2)采用Ni/GaIn复合导电材料制成。
5.根据权利要求1所述的用于体征信号获取的电子监测器，其特征在于，所述表面封装层(3)采用聚乙烯吡咯烷酮制成。
6.如权利要求1-5任一项所述的用于体征信号获取的电子监测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将Mxene和GaIn按质量比为1:5～1:20混合，搅拌均匀，配置成GaIn/Mxene复合柔性导电材料；将Ni和GaIn混合按质量比1:10～1：15混合，搅拌均匀，配置成Ni/GaIn复合导电材料；
(2)将PMA灌注到中性笔芯中，涂画出所需形状；
(3)将步骤(1)中配置好的GaIn/Mxene复合柔性导电材料装配至卷印机中，卷印到步骤(2)中PMA涂抹的区域，形成柔性导电功能层；
(4)用PMA画出电接口和电连接线图案；
(5)将步骤(1)中配置好的Ni/GaIn导电材料装配至卷印机中，之后卷印到步骤(4)中PMA画出的区域，形成电接口；
(6)将PVP和水按质量比7:3～5:5混合，搅拌配置成绝缘封装材料，喷涂在步骤(2)-(5)所制备的粘附层-功能层-电接口上，即制得用于体征信号获取的电子监测器。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080283751A1 (en) * 2007-03-20 2008-11-20 Trustees Of Columbia University In The City Of New York The 525 West 166Th Street 412 Low Memoria Organic field effect transistor systems and methods
CN106595940A (zh) * 2016-12-30 2017-04-26 电子科技大学 一种柔性多功能传感器及其制备方法
CN106871775A (zh) * 2017-02-13 2017-06-20 电子科技大学 碳系材料‑高分子聚合物应变敏感薄膜及制备方法
CN108168420A (zh) * 2017-12-26 2018-06-15 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种基于MXene材料的柔性应变传感器
CN108275683A (zh) * 2018-01-17 2018-07-13 中国科学院过程工程研究所 一种金属基复合材料及其制备方法和用途
CN108562219A (zh) * 2018-03-23 2018-09-21 南京邮电大学 一种柔性应变传感器及其制备方法与应用
CN108917582A (zh) * 2018-03-30 2018-11-30 华东理工大学 应变传感器及其制造方法
CN109576905A (zh) * 2018-12-05 2019-04-05 河北工业大学 一种基于MXene的柔性聚氨酯纤维膜应变传感器
CN109914146A (zh) * 2019-03-25 2019-06-21 郑州大学 一种超疏水纸基柔性应变传感器及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080283751A1 (en) * 2007-03-20 2008-11-20 Trustees Of Columbia University In The City Of New York The 525 West 166Th Street 412 Low Memoria Organic field effect transistor systems and methods
CN106595940A (zh) * 2016-12-30 2017-04-26 电子科技大学 一种柔性多功能传感器及其制备方法
CN106871775A (zh) * 2017-02-13 2017-06-20 电子科技大学 碳系材料‑高分子聚合物应变敏感薄膜及制备方法
CN108168420A (zh) * 2017-12-26 2018-06-15 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种基于MXene材料的柔性应变传感器
CN108275683A (zh) * 2018-01-17 2018-07-13 中国科学院过程工程研究所 一种金属基复合材料及其制备方法和用途
CN108562219A (zh) * 2018-03-23 2018-09-21 南京邮电大学 一种柔性应变传感器及其制备方法与应用
CN108917582A (zh) * 2018-03-30 2018-11-30 华东理工大学 应变传感器及其制造方法
CN109576905A (zh) * 2018-12-05 2019-04-05 河北工业大学 一种基于MXene的柔性聚氨酯纤维膜应变传感器
CN109914146A (zh) * 2019-03-25 2019-06-21 郑州大学 一种超疏水纸基柔性应变传感器及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RUI GUO ET AL.: "Semi-Liquid-Metal-(Ni-EGaIn)-Based Ultraconformable Electronic Tattoo", 《ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGIES》 *
TONGKUAI LI ET AL.: "A flexible pressure sensor based on an MXene–textile network structure", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C》 *
刘静等: "《液态金属印刷电子学》", 31 January 2019, 上海科学技术出版社 *

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Publication number Publication date
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