CN112378423A - 一种可穿戴的柔性传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于柔性传感器领域，其公开了一种可穿戴的柔性传感器，其特征在于，包括从下往上依次布置的柔性基材、第一弹性层、导电层、第二弹性层，所述的导电层末端连接有通电线；本发明的目的在于提供一种可穿戴的柔性传感器，通过夹层的形式将导电层包裹在弹性层里面，通过丝网印刷的方式将导电层、弹性层按次序印刷在柔性基材上，可以有效地提高柔性传感器的一致性与稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及柔性传感器领域，具体为一种可穿戴的柔性传感器。
背景技术
柔性传感器是指采用柔性材料制成的传感器，具有良好的柔韧性、延展性、甚至可自由弯曲甚至折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地进行检测。新型柔性传感器在电子皮肤、医疗保健、电子、电工、运动器材、纺织品、航天航空、环境监测等领域受到广泛应用。目前，柔性传感器也被广泛用于监测人体各项机能数据，其对柔性传感器的性能也提出了更高的要求，由于柔性传感器需要长时间与人体皮肤接触才能更好的监控人体的健康状况，因此，需开发出一款可穿戴的优质柔性传感。
中国专利“一种柔性可穿戴导电纤维传感器及其制备方法和应用”(专利号：CN201510518867.0，公开日：2019-06-11)公开了一种柔性可穿戴导电纤维传感器及其制备方法和应用，该柔性可穿戴导电纤维传感器包括：支撑材料，所述支撑材料包括弹性芯纱线、螺旋缠绕在所述弹性芯纱线外表面的缠绕纤维；和涂覆于所述支撑材料的所述缠绕纤维表面的导电层。本发明的柔性可穿戴导电纤维传感器采用了独特的弹性螺旋状双包覆结构，能够感应拉伸应变，弯曲角度，扭转变形。
该发明虽然可穿戴、实时监测人体的健康状况，但其上的导电层是涂覆在纤维表面，不能确保每一个传感器涂覆的导电层的量一致，导致不同的传感器测出的数据不同，一致性差；另外，作为可穿戴的传感器，时常需要进行清洗，这会导致涂覆在表面导电层在清洗过程中磨损，清洗多次以后测出的数据与刚开始的数据不同，稳定性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可穿戴的柔性传感器，通过夹层的形式将导电层包裹在弹性层里面，通过丝网印刷的方式将导电层、弹性层按次序印刷在柔性基材上，可以有效地提高柔性传感器的一致性与稳定性。
本发明采用的技术方案为：一种可穿戴的柔性传感器，包括从下往上依次布置的柔性基材、第一弹性层、导电层、第二弹性层，所述的导电层末端连接有通电线。
在上述的可穿戴的柔性传感器中，所述的第一弹性层与第二弹性层完全重合，将导电层完全包裹住。
在上述的可穿戴的柔性传感器中，所述的第一弹性层与第二弹性层为聚氨基甲酸酯纤维材料所制。
在上述的可穿戴的柔性传感器中，所述的导电层为U形结构。
在上述的可穿戴的柔性传感器中，所述的导电层为3,4-乙烯二氧噻吩聚合物材料所制。
在上述的可穿戴的柔性传感器中，所述的通电线是银线。
在上述的可穿戴的柔性传感器中，所述的第一弹性层、导电层、第二弹性层的厚度分别为0.2mm、0.1mm、0.2mm。
在上述的可穿戴的柔性传感器中，所述的第一弹性层、导电层、第二弹性层均通过丝网印刷的方式制作。
技术相比，本发明的有益效果是：将导电层置于第一弹性层与第二弹性层内，导电层完全被包裹，可以避免导电层的磨损，提高柔性传感器的稳定性；第一弹性层与第二弹性层均为聚氨基甲酸酯纤维材料所制，而聚氨基甲酸酯纤维具有很好的回复率，经多次拉伸后变形小，与之结合的导电层也能一定程度避免变形，有利于提高柔性传感器的稳定性；因导电层、第一弹性层及第二弹性层均是通过丝网印刷的方式制作，可以确保每一个柔性传感器上的导电层、第一弹性层及第二弹性层的厚度、大小一样，一致性好。
附图说明
图1为本发明的柔性传感器的整体结构图；
图2为本发明的柔性传感器的拆解图；
图中标记为：1-第二弹性层，2-第一弹性层，3-柔性基材，4-通电线，5-导电层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1-2所示，一种可穿戴的柔性传感器，包括从下往上依次布置的柔性基材3、第一弹性层2、导电层5、第二弹性层1，所述的导电层5末端连接有通电线4。
导电层5的上下两端被弹性层覆盖，不仅可以保护导电层5减少磨损，还可以提高整个柔性传感器的弹性回复率，避免变形导致测出数据偏差较大，导电层5通过末端的通电线4与电源连接，形成回路。
在本实施例中，所述的第一弹性层2与第二弹性层1完全重合，将导电层5完全包裹住。
第一弹性层2与第二弹性层1完全重合，其两者的边线完全缝合，将导电层5密封在两层弹性层内部，对导电层5起很好的防护作用，即便柔性传感器多次水洗也能使导电层5基本保持原样。
在本实施例中，所述的第一弹性层2与第二弹性层1为聚氨基甲酸酯纤维材料所制。
聚氨基甲酸酯纤维具有高弹性回复率和高断裂伸长，用于制备柔性传感器的第一弹性层2与第二弹性层1，大大提升整个柔性传感器的弹性和抗疲劳性，使得柔性传感器具有较长的使用寿命。
在本实施例中，所述的导电层5为U形结构。
导电层5设为U形结构，可直接在U形两个端口连接通电线4至电源形成回路，并且U形结构的末端比较靠近柔性传感器的末端，连接比较方便；如果换成两条竖直并列的导电条构成的导电层5，其端口连接通电线4也方便，但两条导电层5之间还需要接一条通电线4才能形成回路；又或者将导电层5设为一横向放置的导电条，其两端直接连接通电线4即可形成回路，但导电条一般置于柔性传感器的中间部分，离柔性传感器的两端距离较远，需接很长的通电线4，另外，柔性传感器横向宽度较窄，导电条较小，与皮肤接触面积较小，测试效果较差。
在本实施例中，所述的导电层5为3,4-乙烯二氧噻吩聚合物材料所制。
3,4-乙烯二氧噻吩是一种性能稳定的导电化合物单体，也是导电骨架的基本材料，很适合作为柔性传感器的导电层5。
在本实施例中，所述的通电线4是银线。
金属银是电阻率最小的金属，将其作为柔性传感器的通电线4，由于其电阻率小，在通电过程中所产生的热量也较小，能更好的避免柔性传感器导电层5的温度提升对柔性传感器性能的影响。
在本实施例中，所述的第一弹性层2、导电层5、第二弹性层1的厚度分别为0.2mm、0.1mm、0.2mm；
在本实施例中，所述的第一弹性层2、导电层5、第二弹性层1均通过丝网印刷的方式制作。
丝网印刷可以使第一弹性层2与导电层5之间、导电层5与第二弹性层1之间更好的贴合在一起，并且丝网印刷可能很好的控制第一弹性层2、导电层5、第二弹性层1的形状、大小与厚度，确保每一个柔性传感器都是一样的，从而提高柔性传感器的一致性，避免不同柔性传感器测出的数据偏差较大。
对于本领域技术人员而言，显然本实发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种可穿戴的柔性传感器，其特征在于，包括从下往上依次布置的柔性基材、第一弹性层、导电层、第二弹性层，所述的导电层末端连接有通电线。
2.根据权利要求1所述的可穿戴的柔性传感器，其特征在于，所述的第一弹性层与第二弹性层完全重合，将导电层完全包裹住。
3.根据权利要求1所述的可穿戴的柔性传感器，其特征在于，所述的第一弹性层与第二弹性层为聚氨基甲酸酯纤维材料所制。
4.根据权利要求1所述的可穿戴的柔性传感器，其特征在于，所述的导电层为U形结构。
5.根据权利要求1所述的可穿戴的柔性传感器，其特征在于，所述的导电层为3,4-乙烯二氧噻吩聚合物材料所制。
6.根据权利要求1所述的可穿戴的柔性传感器，其特征在于，所述的通电线是银线。
7.根据权利要求1所述的可穿戴的柔性传感器，其特征在于，所述的第一弹性层、导电层、第二弹性层的厚度分别为0.2mm、0.1mm、0.2mm。
8.如权利要求1-7任一所述的可穿戴的柔性传感器，其特征在于，所述的第一弹性层、导电层、第二弹性层均通过丝网印刷的方式制作。
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