CN211155749U - 一种可实时监测人体生理信号的柔性器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实时监测人体生理信号的柔性器件，包括TPU保护膜、柔性基底层、及嵌设于柔性基底层上的电源模块、信号采集模块、蓝牙模块，信号采集模块与电源模块、蓝牙模块均通过直接印刷于柔性基底层上的导电浆料连线连接；所述的信号采集模块包括测温单元、测心率单元、以及测心电单元；测心电单元包括心电监测芯片和若干可拆卸的心电电极；该实用新型可通过将金属子母扣扣合将心电电极与心电监测芯片连通，以及实现TPU保护膜与柔性基底层固接封装。本实用新型的器件能够克服传统电路复杂且不易携带的难点，可实时拆装，实现更舒适、便捷的实时监测人体生理信号。

Description

一种可实时监测人体生理信号的柔性器件

技术领域

本实用新型属于柔性电子技术领域，具体涉及一种可实时监测人体生理信号的柔性器件。

背景技术

柔性电子技术是下一代电子技术的重要发展方向，以其柔性化、轻薄化和系统化在可穿戴设备、智能机器人、新能源、显示器件及新型电子产品方面展现了巨大的应用前景。印刷电子技术是一种新型的增材制备技术，其采用功能化的墨水材料，利用丝网、喷墨、凹版等印刷技术进行各种功能器件及系统的制备和生产，并已在柔性电子产品制备中展现了巨大的技术前景和优势。

现阶段，柔性电子技术发展还处于单器件阶段，器件的功能性还不足以实现系统级的应用，而硅基半导体技术的发展已能实现芯片的微型化。因此，结合两者的优势，将柔性电子与传统硅基电子技术结合，实现功能强大、轻薄柔性的电子系统，发展具有柔性、可延展的类电子皮肤功能系统，具有重大的突破。

现阶段，市面上采集人体生理信号的装置，采用的均是硬板电路，无法实现与人体完美的贴合，尤其是心电图机，多为医院用的大中型心电诊断机，特点是体积较大，装备复杂，多数不能脱离信号传输线的束缚，不适合老人、幼儿的日常生理监护。另外，目前便携的监控生理信号装置，如智能手环，具有一定的局限性。一方面是婴幼儿携带不现实，另一方面是不能采集心电，其次，舒适度很差。

随着生活水平的提高，人类越来越关注自身健康。柔性健康器件可以舒适的贴于人体皮肤表面，更灵活更方便，克服了传统水银温度计的限制性，克服了传统心电图机的繁琐性，无线监测生理信号，提供了基础性诊断，是监测人是否需要进一步医疗的有力依据，可通过上位机实现数字化显示，易操作，易分析，效率高。

实用新型内容

为了解决背景技术中的问题，本实用新型提出了一种可实时监测人体生理信号的柔性器件，能够克服传统生理信号采集设备的复杂、不易携带、柔性差、功能少的难点，此外本实用新型的柔性健康阵列具有良好的可弯曲性、柔韧性、可拉伸性、便携性、可实时组装性，可以更友好、舒适地实时监测人体生理信号，并且可通过蓝牙无线传输到手机APP，提高了监测信号的可靠性，实现了对生理信号的实时监测，提高了用户的监测效率。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种可实时监测人体生理信号的柔性器件，包括TPU保护膜、柔性基底层、及嵌设于柔性基底层上的电源模块、信号采集模块、蓝牙模块，信号采集模块与电源模块、蓝牙模块均通过直接印刷于柔性基底层上的导电浆料连线连接；所述的信号采集模块包括用于测人体温度的测温单元、用于测心率的测心率单元、以及测心电单元；所述的测心电单元包括心电监测芯片和若干可拆卸的心电电极；所述的柔性器件还包括若干金属子母扣，每个金属子母扣包括A、B两部分，可进行扣合或打开，其中A固定在TPU保护膜上，B固定在柔性基底层上，B通过直接印刷于柔性基底层上的导电浆料连线与心电监测芯片连接，每个心电电极包括前端电极和末端套环，末端套环上印刷有导电浆料，前端电极通过柔性线路与末端套环的导电浆料连接；末端套环可置于金属子母扣A、B中间，当金属子母扣A、B扣合则心电电极与心电监测芯片连通且TPU保护膜与柔性基底层固接实现对元器件的封装。

上述技术方案中，进一步的，所述的柔性线路为印刷有导电浆料的柔性材料。

进一步的，所述的测温单元包括热敏电阻，所述的热敏电阻嵌设于柔性基底层内并贯穿至柔性基底层背面。

进一步的，所述的测心率单元采用SON7015芯片。

进一步的，所述的心电监测芯片采用AD8233。

进一步的，在柔性基底层背部还设有一层TPU保护膜。

进一步的，所述的电源模块采用纽扣电池。

进一步的，所述的柔性基底层采用聚酰亚胺PI、聚对苯二甲酸类塑料PET。

进一步的，所述的导电浆料为银浆、铜浆、碳浆。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过柔性电子技术实现了生理信号采集系统的轻巧、方便、便携、无线传输；柔性基底以及TPU保护膜的材质可弯曲可拉伸、轻巧灵活，心电电极的数目可根据需要进行安装拆卸，使用方便，整个柔性电路实现了对人体温度、心率、心电的三大信号的监测，更有利于用户对人体生理状况的判断，并实现了实时监测，提高了监测效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种具体结构示意图；

图2为本实用新型的图1结构的俯视图；

图3为本实用新型的图1结构的剖视图；

图4为本实用新型中的心电电极的一种具体结构示意图。

图中：1.金属子母扣A、2.TPU保护膜、3.前端电极、4.金属子母扣B、5.纽扣电池、6.印刷银浆连线、7.芯片、8.柔性线路、9.柔性基底层、10.底层TPU保护膜、11.末端套环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的装置结构及制备方法作具体说明。

如图1所示，本实例的柔性器件包括TPU保护膜2、若干心电电极3、纽扣电池5、印刷银浆构成的连线6(图中仅为示意图，并非确切的元件连接关系)、各类芯片7、心电电极中连接前端电极与末端套环的柔性线路8、柔性基底层9。此外在柔性基底层背面还可设有底层TPU保护膜。

其中各类芯片构成信号采集模块，可以包括有用于测人体温度的测温单元、用于测心率的测心率单元、以及测心电单元；如包括热敏电阻、SON7015、ADS8233；其中由热敏电阻感受温度，得到温度信号；由SON7015采集到心率波形，得到心率数据；由ADS8233和心电电极采集心电，得到心电波形，信号采集模块与蓝牙模块通过直接印刷于柔性基底层的银浆连线连接，蓝牙模块将采集的数据传输出去，蓝牙模块可采用具有蓝牙功能的主芯片DA14580实现。

所述的心电电极可以从整个柔性电路中进行拆卸或安装，包括前端电极和末端套环，末端套环上印刷有银浆，前端电极通过柔性线路与末端套环的银浆连接；在柔性器件上设置有若干个金属子母扣，A部分固定在TPU保护膜上，B部分固定在柔性基底层上，B部分通过直接印刷于柔性基底层上的银浆连线与心电监测芯片ADS8233连接，通过扣合A、B部分实现TPU保护膜对柔性基底层的封装，此外，末端套环可套置于金属子母扣A、B中间，当金属子母扣A、B扣合则同时可将心电电极与心电监测芯片连通。可以根据具体的需要拆卸或安装心电电极。

如图2所示，本实用新型的柔性器件具体制作时，可以先将柔性基底层9(如聚酰亚胺PI所制薄膜)进行剪裁，设计好可以采集心率、心电、温度的电路，在此电路的基础上，预留出需要跳线的线路，并制作印刷网版，然后将银浆置于印刷网板上方，将柔性基底9至于印刷网板下方，用刮刀均匀的将银浆涂敷在网板上，此时，柔性基底9上便有连接线的雏形。将柔性基底层9置于130℃的烘箱中烘干半小时，取出。用激光模切机，将微粘膜在需要跳线的位置打孔，使孔的位置刚好可以覆盖可能因跳线短路的银线，之后，贴于柔性基底层9的上侧，在打孔的位置用刮刀涂敷上绝缘胶，揭掉微粘膜，将柔性基底9至于130℃的烘箱中烘干40分钟，取出。用激光模切机，将微粘膜在需要跳线的位置打孔，使孔的位置刚好可以连接预留出的需要跳线的银线，并且此位置已经被上一步的绝缘胶覆盖，之后，贴于柔性基底9的上侧，在打孔的位置用刮刀涂敷上银浆，揭掉微粘膜，将柔性基底9至于130℃的烘箱中烘干20分钟，取出，印刷银浆连线制备完成。

如图3所示，用激光模切机，将微粘膜在每个焊盘的位置上打孔，之后，将微粘膜贴于柔性基底层9的上侧，使每个孔的位置和焊盘的位置一一对应。将银浆用刮刀涂敷在对应的焊盘位置，揭掉微粘膜。之后将各类芯片7贴在对应的银浆上面，实现芯片7和印刷银浆连线6的结合，另外，对于引脚特别小的硅基芯片7，可以采用ACF胶涂敷在芯片7的引脚上，并引脚朝上置于显微镜下方，利用柔性基底9透明的特点，将印刷银浆6上的引脚与芯片7的引脚一一对应。ACF胶具有一定的黏性，对应之后便可使芯片7与柔性基底9初步贴合。将柔性基底层9置于热压机下方，使涂有ACF胶的芯片，刚好在热压机探头的下侧。可根据不同尺寸的芯片，选择不同的热压参数；

其中，银浆为导电浆料，但并不局限于银浆，可以是铜浆、碳浆等其他导电浆料。

其中，柔性线路6的制备并不局限于丝网印刷，也可以是AJ打印等其他方式。

其中，柔性基底9的材质可以是聚酰亚胺PI，也可以是聚对苯二甲酸类塑料PET等其他柔性薄膜。

其中，柔性基底9的长可以设计为约6厘米，宽约为5厘米，厚度约在70微米，TPU保护膜的厚度约在20微米。

Claims (9)

1.一种可实时监测人体生理信号的柔性器件，其特征在于，包括TPU保护膜、柔性基底层、及嵌设于柔性基底层上的电源模块、信号采集模块、蓝牙模块，信号采集模块与电源模块、蓝牙模块均通过直接印刷于柔性基底层上的导电浆料连线连接；所述的信号采集模块包括用于测人体温度的测温单元、用于测心率的测心率单元、以及测心电单元；所述的测心电单元包括心电监测芯片和若干可拆卸的心电电极；所述的柔性器件还包括若干金属子母扣，每个金属子母扣包括A、B两部分，可进行扣合或打开，其中A固定在TPU保护膜上，B固定在柔性基底层上，B通过直接印刷于柔性基底层上的导电浆料连线与心电监测芯片连接，每个心电电极包括前端电极和末端套环，末端套环上印刷有导电浆料，前端电极通过柔性线路与末端套环的导电浆料连接；末端套环可置于金属子母扣A、B中间，当金属子母扣A、B扣合则心电电极与心电监测芯片连通且TPU保护膜与柔性基底层固接实现对元器件的封装。

2.根据权利要求1所述的可实时监测人体生理信号的柔性器件，其特征在于，所述的柔性线路为印刷有导电浆料的柔性材料。

3.根据权利要求1所述的可实时监测人体生理信号的柔性器件，其特征在于，所述的测温单元包括热敏电阻，所述的热敏电阻嵌设于柔性基底层内并贯穿至柔性基底层背面。

4.根据权利要求1所述的可实时监测人体生理信号的柔性器件，其特征在于，所述的测心率单元采用SON7015芯片。

5.根据权利要求1所述的可实时监测人体生理信号的柔性器件，其特征在于，所述的心电监测芯片采用AD8233。

6.根据权利要求1所述的可实时监测人体生理信号的柔性器件，其特征在于，在柔性基底层背部还设有一层TPU保护膜。

7.根据权利要求1所述的可实时监测人体生理信号的柔性器件，其特征在于，所述的电源模块采用纽扣电池。

8.根据权利要求1所述的可实时监测人体生理信号的柔性器件，其特征在于，所述的柔性基底层采用聚酰亚胺PI、聚对苯二甲酸类塑料PET。

9.根据权利要求1所述的可实时监测人体生理信号的柔性器件，其特征在于，所述的导电浆料为银浆、铜浆、碳浆。

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