CN111714104A - 一种基于3d打印的应急生理参数监测贴及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于3D打印的应急生理参数监测贴及其制备方法，所述监测贴包括电池、传感器模块、单片机模块、LED指示灯和弹性基底，电池的输出端分别与传感器模块的输入端、单片机模块的输入端相连，传感器模块的输出端与单片机模块的输入端相连，单片机模块的输出端与LED指示灯的输入端相连。所述制法包括以下步骤：在胶粘剂表面喷射弹性基底材料，生成保护贴纸；喷射导电墨水材料形成应急生理参数监测贴内部电路；机械手吸取预先制备的电池、电池隔片、传感器模块、单片机模块及LED指示灯；喷头喷射导电墨水，填补元件与电路间空隙；喷射弹性基底材料包覆监测贴内部元件及电路。本发明可以一次成型，能够节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印产品，具体为一种基于3D打印的应急生理参数监测贴及其制备方法。
背景技术
面对传染病疫情爆发等情况，需要对大量无症状或轻微症状人群进行观察。由于人员众多，且多为无症状或轻微症状，为每一位待观察人员配备专业的生理参数监测设备难以实现，但为避免疫情蔓延，监测所有人员某些生理参数必不可少。
针对上述情况，目前的解决方案是发展低成本监测设备。已有的低成本监测设备生产往往依赖于传统加工工艺，如机加工，电镀，化学沉积等工艺。而电子元件接线，即使采用印刷电路板，电路板制备过程也需要经历热转印、蚀刻、打孔、焊接等过程，耗时长，成本高。
在医疗机构提前储备一批低成本监测设备，然而实施时存在一些问题，监测设备的生产效率不高，储备足量的监测设备一方面会占用大量仓储空间，另一方面设备存在折旧老化问题，同时由于成本问题，难以针对所有种类的生理指标准备足够的监测设备，无法根据现场情况针对性组合定制化制备生理参数监测贴。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种结构简单、成本低廉的基于3D打印的应急生理参数监测贴，本发明的另一目的是提供一种可以一次成型、同时节约材料成本的基于3D打印的应急生理参数监测贴的制备方法。
技术方案：本发明所述的一种基于3D打印的应急生理参数监测贴，包括电池、传感器模块、单片机模块、LED指示灯和弹性基底，弹性基底内设置电池、传感器模块、单片机模块和LED指示灯，电池的输出端分别与传感器模块的输入端、单片机模块的输入端相连，电池为传感器模块及单片机模块供电，传感器模块的输出端与单片机模块的输入端相连，单片机模块的输出端与LED指示灯的输入端相连。
传感器模块为心率血氧传感器、温度传感器、微电极血糖传感器、血粘度传感器、钙离子浓度传感器中的一种或多种，便于根据实际需要组合使用。监测贴内部电路使用固化后具有柔性的导电墨水3D打印而成。
传感器模块为心率血氧传感器。为有效降低成本同时方便快速判断情况，选用不同颜色LED指示灯反映各项生理参数情况，LED指示灯包括心率过低指示灯、心率低指示灯、心率正常指示灯、心率高指示灯、心率过高指示灯、重度低氧血症指示灯、中轻度低氧血症指示灯和血氧饱和度正常指示灯，心率过低指示灯、心率低指示灯、心率正常指示灯、心率高指示灯、心率过高指示灯设置在同一行，重度低氧血症指示灯、中轻度低氧血症指示灯和血氧饱和度正常指示灯设置在同一行。LED指示灯还包括供电指示灯和心率指示灯。各指示灯旁均印刷有文字说明。
弹性基底的底面通过胶粘剂与保护贴纸相连。胶粘剂为医用压敏胶，具有环保、无毒、易撕和无残胶的特性，避免对患者造成伤害，同时方便专业救护人员到达后去除该监测贴。弹性基底由透明弹性塑胶材料制成，以提高传感器模块的采集精度，具有快速固化特性，打印完成后应急生理参数监测贴即可投入使用。电池的输出端设置电池隔片，可将电池与内部电路隔开，抽出隔片即可导通电路，方便使用，同时可确保应急生理参数监测贴的长期保存。
上述基于3D打印的应急生理参数监测贴的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，3D打印机喷头在胶粘剂表面喷射弹性基底材料，生成保护贴纸；
步骤二，3D打印机切换喷头，喷射导电墨水材料形成应急生理参数监测贴内部电路；
步骤三，3D打印机切换为机械手，机械手吸取预先制备的电池、电池隔片、传感器模块、单片机模块及LED指示灯至预定位置；
步骤四，3D打印机切换为喷头，由喷头喷射导电墨水，填补元件与电路间空隙；
步骤五，3D打印机喷头喷射弹性基底材料包覆监测贴内部元件及电路，完成弹性基底的制备。
进一步地，步骤五进行前，3D打印机喷头喷射黑色墨水，打印出LED指示灯相应的说明文字或图案。
工作原理：根据需要，选择需要的传感器模块，现场制作，3D打印完成后监测贴即可投入使用。使用时除去保护贴纸，将应急生理参数监测贴带胶面粘附至患者手腕内侧，此时传感器模块应尽可能对准患者手腕桡动脉以提高精准度；抽出电池隔片，此时电池回路导通，电池开始供电，供电LED指示灯亮起，应急生理参数监测贴开始工作，传感器模块开始感知患者心率、血氧浓度值、体温、血糖浓度、血液粘度、血钙浓度等指标，并反馈至单片机模块，单片机模块处理数据，控制各类LED指示灯亮灭及闪烁，现场急救人员即可根据LED指示灯情况选择对应急救方法，如心肺复苏或人工呼吸等。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
1、所制得的监测贴使用的多材料3D打印技术可以一次成型，废料少，有利于节约材料成本；
2、监测贴采用弹性基底材料，同时内部由导电墨水制成的电路结构也具有足够的柔软性，使本监测贴可以尽可能贴合患者体表；
3、监测贴结构简单，成本低廉，同时便于现场快速制备；
4、监测贴所配置传感模块，能够根据突发状况组合使用，便于根据伤者情况定制化制备，3D打印制备方便快捷，同时传感器等元件体积较小，长期大量储存成本低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的使用状态示意图；
图3是本发明的内部电气连接示意图；
图4是本发明的电路连接图。
具体实施方式
以说明书附图所示的方向为上、下、左、右。所使用的装置均为现有。
如图1，弹性基底5包裹电池1、传感器模块2、单片机模块3、LED指示灯4，胶粘剂6附着于弹性基底5的底面，保护贴纸7覆盖于胶粘剂6的表面。电池1用电池隔片8挡住，使电路断开。传感器模块2为心率血氧传感器时，LED指示灯4分为四类：心率状态指示灯、血氧状态指示灯、供电指示灯409、心率指示灯410，各指示灯旁均印刷有文字或图案说明。供电指示灯409为绿色，用于判断应急生理参数监测贴是否已通电。心率指示灯410为白色，根据监测得到的患者心率，保持其闪烁频率与患者心率同步。心率状态指示灯有五个，从左至右呈“一”字排列，从左至右反映五种状态，分别为：心率过高指示灯405(红色LED，心率范围：160次/分及以上)、心率高指示灯404(黄色LED，心率范围：100次/分至160次/分之间)、心率正常指示灯403(绿色LED，60次/分至100次/分之间)、心率低指示灯402(黄色LED，40次/分至60次/分之间)、心率过低指示灯401(红色LED，心率范围：40次/分及以下)，根据当前心率状态级别控制对应状态的LED指示灯4亮。血氧状态指示灯有三个，从左至右呈“一”字排列，从左至右反映三种状态，分别为：血氧饱和度正常指示灯408(绿LED，血氧范围：动脉血氧饱和度＞90％)、中轻度低氧血症指示灯407(黄色LED，90％＞动脉血氧饱和度＞60％)、重度低氧血症指示灯406(红色LED，动脉血氧饱和度＜60％)，根据当前血氧饱和度状态级别控制对应状态LED指示灯4亮。
如图2，使用时将保护贴纸7撕开，将应急生理参数监测贴带胶面粘附至患者手腕内侧，尽可能对准患者手腕桡动脉。
如图3～4，抽出电池隔片8，此时电池1回路导通，电池1开始供电，供电指示灯409亮起绿灯，应急生理参数监测贴开始工作。心率血氧传感器开始感知患者心率及血氧浓度值并反馈至单片机模块3，单片机模块3处理数据，数据处理方法是现有的，控制各类LED指示灯4(心率过低指示灯401、心率低指示灯402、心率正常指示灯403、心率高指示灯404、心率过高指示灯405、重度低氧血症指示灯406、中轻度低氧血症指示灯407、血氧饱和度正常指示灯408)亮灭及闪烁。现场急救人员即可根据LED指示灯4的具体情况选择对应急救方法，如心肺复苏或人工呼吸等。
本实施例中的传感器模块2可以为心率血氧传感器、温度传感器、微电极血糖传感器、血粘度传感器、钙离子浓度传感器中的一种或多种，相应的LED指示灯4数量相应调整。为每种生理参数划定三个范围，设置3个不同颜色指示灯分别一一对应，如：高(红)、正常(绿)、低(红)或是严重(红)、轻度(黄)、正常(绿)等，针对某些生理参数范围划分较细的情况可适当多设置指示灯。将应急生理参数监测贴带胶面粘附至体表传感器对应作用区域。
使用粘附有胶粘剂6的保护贴纸7为基底，使用现有的带有机械手的多材料3D打印机作为生产设备，该应急生理参数监测贴的制备方法步骤包括：
(1)3D打印机喷头在胶粘剂6表面喷射弹性基底5材料生成应急生理参数监测贴的最底层保护贴纸7；
(2)3D打印机切换喷头，喷射导电墨水材料形成应急生理参数监测贴内部电路；
(3)3D打印机切换为机械手，机械手根据设计，吸取预先制备的电池1、电池隔片8、传感器模块2、单片机模块3及LED指示灯4至预定位置；
(4)3D打印机切换为喷头，由喷头喷射导电墨水，填补元件与电路间空隙，确保应急生理参数监测贴内部电子元件布设到位；
(5)3D打印机喷头喷射黑色墨水，打印出各LED指示灯4相应的说明文字或图案；
(6)3D打印机喷头喷射弹性基底材料包覆监测贴内部元件及电路，完成弹性基底5制备，也完成了应急生理参数监测贴的制备。
Claims (10)
1.一种基于3D打印的应急生理参数监测贴，其特征在于：包括电池(1)、传感器模块(2)、单片机模块(3)、LED指示灯(4)和弹性基底(5)，所述弹性基底(5)内设置电池(1)、传感器模块(2)、单片机模块(3)和LED指示灯(4)，所述电池(1)的输出端分别与传感器模块(2)的输入端、单片机模块(3)的输入端相连，所述传感器模块(2)的输出端与单片机模块(3)的输入端相连，所述单片机模块(3)的输出端与LED指示灯(4)的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的应急生理参数监测贴，其特征在于：所述传感器模块(2)为心率血氧传感器、温度传感器、微电极血糖传感器、血粘度传感器、钙离子浓度传感器中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的应急生理参数监测贴，其特征在于：所述传感器模块(2)为心率血氧传感器，所述LED指示灯(4)包括心率过低指示灯(401)、心率低指示灯(402)、心率正常指示灯(403)、心率高指示灯(404)、心率过高指示灯(405)、重度低氧血症指示灯(406)、中轻度低氧血症指示灯(407)和血氧饱和度正常指示灯(408)，所述心率过低指示灯(401)、心率低指示灯(402)、心率正常指示灯(403)、心率高指示灯(404)、心率过高指示灯(405)设置在同一行，所述重度低氧血症指示灯(406)、中轻度低氧血症指示灯(407)和血氧饱和度正常指示灯(408)设置在同一行。
4.根据权利要求3所述的一种基于3D打印的应急生理参数监测贴，其特征在于：所述LED指示灯(4)还包括供电指示灯(409)和心率指示灯(410)。
5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的应急生理参数监测贴，其特征在于：所述弹性基底(5)的底面通过胶粘剂(6)与保护贴纸(7)相连。
6.根据权利要求5所述的一种基于3D打印的应急生理参数监测贴，其特征在于：所述胶粘剂(6)为医用压敏胶。
7.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的应急生理参数监测贴，其特征在于：所述弹性基底(5)由透明弹性塑胶材料制成。
8.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的应急生理参数监测贴，其特征在于：所述电池(1)的输出端设置电池隔片(8)。
9.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的应急生理参数监测贴的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，3D打印机喷头在胶粘剂(6)表面喷射弹性基底材料，生成保护贴纸(7)；
步骤二，3D打印机切换喷头，喷射导电墨水材料形成应急生理参数监测贴内部电路；
步骤三，3D打印机切换为机械手，机械手吸取预先制备的电池(1)、电池隔片(8)、传感器模块(2)、单片机模块(3)及LED指示灯(4)至预定位置；
步骤四，3D打印机切换为喷头，由喷头喷射导电墨水，填补元件与电路间空隙；
步骤五，3D打印机喷头喷射弹性基底材料包覆监测贴内部元件及电路，完成弹性基底(5)的制备。
10.根据权利要求9所述的一种基于3D打印的应急生理参数监测贴的制备方法，其特征在于：所述步骤五进行前，3D打印机喷头喷射黑色墨水，打印出LED指示灯(4)相应的说明文字或图案。
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