CN116041881A - 柔性可穿戴离子导电弹性体以及肌电传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种柔性可穿戴离子导电弹性体以及肌电传感器，包括：将双三氟甲烷磺酰亚胺锂、氯化胆碱和乙二醇搅拌混合均匀，得到导电组分混合溶液；将丙烯酸丁酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1‑羟基环己基苯基酮分别作为单体、交联剂和光引发剂加入到步骤S1得到的混合溶液中，室温下搅拌至溶液分散均匀，得到离子导电弹性体前驱体混合溶液；将步骤S2得到的混合溶液置于LED紫外线灯下固化，得到离子导电弹性体材料。本发明制备的材料选用原料为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、氯化胆碱和乙二醇，提供了由双三氟甲烷磺酰亚胺锂、氯化胆碱与乙二醇组成的低共熔溶剂组成的双导电组分，导电性能得到提升。
Description
技术领域
本发明涉及柔性传感器技术领域，具体地，涉及一种柔性可穿戴离子导电弹性体以及肌电传感器。
背景技术
柔性可穿戴传感器具有轻质、便携和可穿戴等特点，有望在软体机器人、人体健康监测、可穿戴电子领域得到广泛应用。由于传统水凝胶材料受水分影响稳定性，一致性较差、离子液体凝胶不具有生物相容性、基于电子导体的柔性传感器因较高的力学模量和较低的透明度难以满足人们在穿戴舒适性和可视化方面的需求，而离子导电弹性体因具有高的透明度和电导率、优异的回弹性和良好的生物相容性，近年来成为了制备柔性传感器的理想材料，在医疗保健、生理监测等领域显示出巨大的潜力。然而，目前离子导电弹性体通常在较大外力下会产生机械损伤，且存在低的离子电导率、有限的可拉伸性和低的应变灵敏性等问题。为克服上述问题，探索兼具自粘、可拉伸、不挥发、高电导率以及生物相容性的离子导电弹性体，可用作可穿戴的应变、压力传感器以及用于精确健康监测的生物电极。
专利CN114891153A公开了一种全固态离子导电弹性体及其制备方法和应用，通过将高分子单体与锂盐混合、加入光引发剂，搅拌均匀得到均相前驱溶液，并通过紫外光照诱导聚合得到全固态离子导电弹性体，通过该方法制备的全固态离子导电弹性体在较大温度范围内具有导电性、稳定性、粘附性、断裂韧性、以及在干/湿状态下的力学和电学自修复性，上述全固态离子导电弹性体能够在人体多个关节运动传感的应用。
专利CN115109280A发明了一种离子凝胶柔性应变传感器及其制备方法，该传感器中含有离子液体和去羟基化的嵌段共聚物，所述去羟基化的嵌段共聚物由具有A-B-A结构的初始嵌段共聚物进行去羟基化而获得，其中，A为环氧乙烷提供的结构单元，B为环氧丙烷提供的结构单元，该发明提供的离子凝胶柔性应变传感器具有高离子导电率、高拉伸性、光学透明性等优势。
专利CN113461871B发明了一种无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体及其制备方法，该弹性体以含聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、丙烯酸六氟丁酯、电解质盐的原料，通过光引发聚合反应获得，制备的无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体具有高延展性和耐水性。
专利CN112759700B公开了一种将高分子单体和锂盐混合、加入光引发剂，搅拌均匀得到混合物溶液，并通过紫外光照反应得到全固态离子导电弹性的制备方法，该发明的制备方法操作简单，反应条件温和，制备得到的全固态离子导电弹性体具有超高的拉伸性、断裂韧性、以及力学和电学自修复性，该发明同时公开了上述全固态离子导电弹性体在仿生软器件、柔性能量收集器件以及3D打印领域中的应用。
综上所述，离子导电弹性体可具有高导电性、高强度、柔韧性、强黏附且优异的环境稳定性等特点，但目前研发制备的柔性可穿戴离子导电弹性体传感器材料无法兼具以上功能，故难以实现肌电信号的灵敏、高效传导，以实现肌电功能的有效监测。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种柔性可穿戴离子导电弹性体以及肌电传感器。
根据本发明提供的一种柔性可穿戴离子导电弹性体，包括：所述柔性可穿戴离子导电弹性体通过以下步骤制成：
步骤S1：将双三氟甲烷磺酰亚胺锂、氯化胆碱和乙二醇搅拌混合均匀，得到导电组分混合溶液；
步骤S2：将丙烯酸丁酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1-羟基环己基苯基酮分别作为单体、交联剂和光引发剂加入到步骤S1得到的混合溶液中，室温下搅拌至溶液分散均匀，得到离子导电弹性体前驱体混合溶液；
步骤S3：将步骤S2得到的混合溶液置于LED紫外线灯下固化，得到离子导电弹性体材料。
优选地，所述步骤S1中的双三氟甲烷磺酰亚胺锂、氯化胆碱与乙二醇的摩尔比例为1：1：2。
优选地，所述步骤S1中通过磁力搅拌器对溶液进行搅拌，磁力搅拌的速度为400r/min～600r/min，磁力搅拌的时间为60min～90min。
优选地，所述步骤S2中通过磁力搅拌器对溶液进行搅拌，所述磁力搅拌的速度为400r/min～500r/min，磁力搅拌的时间为30min～40min。
优选地，所述步骤S3中在LED紫外线灯下固化时间为40min～60min。
根据本发明提供的一种柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器，包括：基底层、导线层、封装层以及柔性可穿戴离子导电弹性体；
所述基底层和封装层采用柔性材料制成，所述导线层包括设置在柔性材料表面上的导电线条以及设置在导电线条端部的电极点，所述封装层封装除电极点以外的导电线条，所述柔性可穿戴离子导电弹性体涂覆设置在电极点上。
优选地，所述封装层采用的柔性材料包括PDMS、PET、硅胶、PU或医用胶带。
优选地，所述电极点在基底层上阵列分布，所述导电线条的一端连接电极点，所述导电线条的另一端在基底层上形成引出线点阵，每个电极点到引出线点之间的线路均独立绝缘。
根据本发明提供的一种柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感装置，包括：柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器，排线以及柔性采集电路，所述柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器的引出线点阵通过排线连接柔性采集电路，所述柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器上的柔性可穿戴离子导电弹性体与皮肤接触。
根据本发明提供的一种柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器测试方法，包括：使用酒精将皮肤表面擦拭干净，把柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器中弹性体所在面贴附在皮肤表面，挤压电极点使得皮肤、柔性可穿戴离子导电弹性体、电极点等三者之间紧密粘接，开启肌电信号采集电路进行肌电信息采集。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明制备的材料选用原料为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、氯化胆碱和乙二醇，提供了由双三氟甲烷磺酰亚胺锂、氯化胆碱与乙二醇组成的低共熔溶剂组成的双导电组分，导电性能得到提升；
2、本发明制备的柔性可穿戴离子导电弹性体传感器材料表现出优异的抗拉强度和高应变性；
3、本发明制备的柔性可穿戴离子导电弹性体传感器材料导电性由自由离子运动提供，故表现出灵敏的电信号响应性、电传感稳定性及环境稳定性；
4、本发明制备的柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器材料采用柔性基底，且离子导电弹性体传感器具有高皮肤黏附性，能够与电极点、皮肤之间紧密粘接，确保信号高质量传输，避免信号失真；
5、本发明制备的柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器测试方便，直接贴附皮肤表面进行肌电信号采集；
6、柔性可穿戴离子导电弹性体传感器除了在肌电监测上的应用，还包括但不限于人机交互、医疗仿生器械、智能机器人等领域应用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为柔性可穿戴离子导电弹性体制作方法流程图；
图2为柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感装置示意图；
图3为柔性可穿戴离子导电弹性体制作流程图；
图4为柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器测试流程图。
附图标记说明：
1、柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器 11、柔性可穿戴离子导电弹性体
2、排线 12、封装层
3、皮肤表面 13、导线层
4、柔性采集电路 14、基底层
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种柔性可穿戴离子导电弹性体，弹性体材料的制备是由双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、氯化胆碱(ChCl)与乙二醇(Eg)组成的导电组分混合溶液，并添加丙烯酸丁酯(BA)、交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、光引发剂1-羟基环己基苯基酮(光引发剂184)，进一步通过紫外线光固化聚合制成。参照图1所示，制备步骤：
步骤S1：制备导电组分混合液；
将双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、氯化胆碱(ChCl)和乙二醇(Eg)搅拌混合均匀，得到导电组分混合溶液。
在一种优选的实施方式中，双三氟甲烷磺酰亚胺锂、氯化胆碱与乙二醇的摩尔比例为1：1：2。还可以是其他比例，此处的比例只作为一种具体的比例，不应作为对发明保护范围的限定。
在一种优选的实施方式中，步骤S1中通过磁力搅拌器对溶液进行搅拌，磁力搅拌的速度为400r/min～600r/min，磁力搅拌的时间为60min～90min。
步骤S2：制备离子导电弹性体前驱体溶液；
将丙烯酸丁酯(BA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、1-羟基环己基苯基酮(光引发剂184)分别作为单体、交联剂和光引发剂加入到步骤S1得到的混合溶液中，室温下搅拌至溶液分散均匀，得到离子导电弹性体前驱体混合溶液。
在一种优选的实施方式中，步骤S2中通过磁力搅拌器对溶液进行搅拌，所述磁力搅拌的速度为400r/min～500r/min，磁力搅拌的时间为30min～40min。
步骤S3：将步骤S2得到的混合溶液置于LED紫外线灯下固化，得到离子导电弹性体材料。
在一种优选的实施方式中，步骤S3中在LED紫外线灯下固化时间为40min～60min。
实施例1
在本实施例中具体公开了一种柔性可穿戴离子导电弹性体的制备方法，包括：
步骤1，将双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、氯化胆碱(ChCl)和乙二醇(Eg)以摩尔比1：1：2在磁力搅拌下混合混匀，磁力搅拌的速度为400r/min，搅拌时间为60min，得到导电组分混合溶液。
步骤2，将丙烯酸丁酯(BA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、1-羟基环己基苯基酮(光引发剂184)分别作为单体、交联剂和光引发剂加入到步骤1得到的混合溶液中，室温下搅拌至溶液分散均匀，磁力搅拌的速度为400r/min，搅拌时间为30min，得到离子导电弹性体前驱体混合溶液。
步骤3，将上述离子导电弹性体前驱体混合溶液置于LED紫外线灯下固化，得到离子导电弹性体传感器材料。
本发明还提供了一种柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器，参照图2所示，包括：基底层14、导线13层、封装层12以及柔性可穿戴离子导电弹性体11。基底层14为柔性基底，所述导线层13包括设置在柔性材料表面上的导电线条以及设置在导电线条端部的电极点，通过在柔性基底上打印或者印刷电路线条制作采集肌电信号的电极点并形成导线层13。所述封装层12封装除电极点以外的导电线条，最后通过涂覆离子导电弹性体11材料至电极点上制备得到柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器1。
在一种优选地实施方式中，所述封装层采用的柔性材料包括PDMS、PET、硅胶、PU或医用胶带等多种柔性高分子材料。
在一种优选地实施方式中，电极点数量大于2可形成微电极阵列，所述导电线条的一端连接电极点，所述导电线条的另一端在基底层上形成引出线点阵，每个电极点到引出线点之间的线路均独立绝缘。
实施例2
本实施例公开了一种具体尺寸结构的柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器，参照图3所示，该肌电传感去由32个边长为5毫米的正方形，距离为4毫米的微电极点阵列组成。首先，制作一层厚度为0.15毫米的硅胶基底，如图3中a所示。然后设计尺寸并通过3D打印机打印微电极点阵列，并通过在每个微电极点引0.4毫米导线至引出线点，如图3中b所示。接着留出微电极点阵列并用0.15毫米的硅胶膜进行导线封装，如图3中c所示。最后在微电极点阵列上涂覆离子导电弹性体材料，如图3中d所示。
本发明提供了一种柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感装置，包括：柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器1，排线2以及柔性采集电路4，所述柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器1的引出线点阵通过排线2连接柔性采集电路4，所述柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器1上的柔性可穿戴离子导电弹性体11与皮肤表面3接触，利用采集电路进行肌电信号转化、无线传输，进行肌电信号监测。
本发明还提供了一种柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器测试方法，参照图4所示，使用酒精将皮肤表面擦拭干净，把柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器中弹性体所在面贴附在皮肤表面，挤压电极点使得皮肤、柔性可穿戴离子导电弹性体、电极点等三者之间紧密粘接，最后开启肌电信号采集电路进行肌电信息采集。
本发明提供的柔性可穿戴离子导电弹性体传感器除了在肌电监测领域的应用，还包括但不限于人机交互、医疗仿生器械、智能机器人等领域应用。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种柔性可穿戴离子导电弹性体，其特征在于，包括：所述柔性可穿戴离子导电弹性体通过以下步骤制成：
步骤S1：将双三氟甲烷磺酰亚胺锂、氯化胆碱和乙二醇搅拌混合均匀，得到导电组分混合溶液；
步骤S2：将丙烯酸丁酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1-羟基环己基苯基酮分别作为单体、交联剂和光引发剂加入到步骤S1得到的混合溶液中，室温下搅拌至溶液分散均匀，得到离子导电弹性体前驱体混合溶液；
步骤S3：将步骤S2得到的混合溶液置于LED紫外线灯下固化，得到离子导电弹性体材料。
2.根据权利要求1所述的柔性可穿戴离子导电弹性体，其特征在于：所述步骤S1中的双三氟甲烷磺酰亚胺锂、氯化胆碱与乙二醇的摩尔比例为1：1：2。
3.根据权利要求1所述的柔性可穿戴离子导电弹性体，其特征在于：所述步骤S1中通过磁力搅拌器对溶液进行搅拌，磁力搅拌的速度为400r/min～600r/min，磁力搅拌的时间为60min～90min。
4.根据权利要求1所述的柔性可穿戴离子导电弹性体，其特征在于：所述步骤S2中通过磁力搅拌器对溶液进行搅拌，所述磁力搅拌的速度为400r/min～500r/min，磁力搅拌的时间为30min～40min。
5.根据权利要求1所述的柔性可穿戴离子导电弹性体，其特征在于：所述步骤S3中在LED紫外线灯下固化时间为40min～60min。
6.一种柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器，其特征在于，包括：基底层、导线层、封装层以及权利要求1-5任一项所述的柔性可穿戴离子导电弹性体；
所述基底层和封装层采用柔性材料制成，所述导线层包括设置在柔性材料表面上的导电线条以及设置在导电线条端部的电极点，所述封装层封装除电极点以外的导电线条，所述柔性可穿戴离子导电弹性体涂覆设置在电极点上。
7.根据权利要求6所述的柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器，其特征在于：所述封装层采用的柔性材料包括PDMS、PET、硅胶、PU或医用胶带。
8.根据权利要求6所述的柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器，其特征在于：所述电极点在基底层上阵列分布，所述导电线条的一端连接电极点，所述导电线条的另一端在基底层上形成引出线点阵，每个电极点到引出线点之间的线路均独立绝缘。
9.一种柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感装置，其特征在于：包括权利要求6-8任一项所述的柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器，排线以及柔性采集电路，所述柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器的引出线点阵通过排线连接柔性采集电路，所述柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器上的柔性可穿戴离子导电弹性体与皮肤接触。
10.一种柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器测试方法，基于权利要求9所述的柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感装置，其特征在于，包括：使用酒精将皮肤表面擦拭干净，把柔性可穿戴离子导电弹性体肌电传感器中弹性体所在面贴附在皮肤表面，挤压电极点使得皮肤、柔性可穿戴离子导电弹性体、电极点等三者之间紧密粘接，开启肌电信号采集电路进行肌电信息采集。
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|---|---|---|---|---|
| CN117961947A (zh) * | 2024-04-01 | 2024-05-03 | 合肥综合性国家科学中心人工智能研究院(安徽省人工智能实验室) | 多重传感与反馈刺激的仿生机器手 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120244427A1 (en) * | 2009-12-09 | 2012-09-27 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Electrolyte material, and battery material and secondary battery using said electrolyte material |
| CN107177024A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-19 | 广州纽楷美新材料科技有限公司 | 可聚合低共熔溶剂在制备透明导电弹性体中的应用 |
| CN109507840A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-03-22 | 南京航空航天大学 | 一种凝胶电解质及其在电致变色器件中的应用 |
| CN111574734A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-08-25 | 南京邮电大学 | 一种可自愈固态电解质薄膜及其制备方法和应用 |
| CN114699082A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-05 | 天津大学 | 柔性可穿戴式表面肌电传感器 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120244427A1 (en) * | 2009-12-09 | 2012-09-27 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Electrolyte material, and battery material and secondary battery using said electrolyte material |
| CN107177024A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-19 | 广州纽楷美新材料科技有限公司 | 可聚合低共熔溶剂在制备透明导电弹性体中的应用 |
| CN109507840A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-03-22 | 南京航空航天大学 | 一种凝胶电解质及其在电致变色器件中的应用 |
| CN111574734A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-08-25 | 南京邮电大学 | 一种可自愈固态电解质薄膜及其制备方法和应用 |
| CN114699082A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-05 | 天津大学 | 柔性可穿戴式表面肌电传感器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117961947A (zh) * | 2024-04-01 | 2024-05-03 | 合肥综合性国家科学中心人工智能研究院(安徽省人工智能实验室) | 多重传感与反馈刺激的仿生机器手 |
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