本发明专利技术公开了一种基于摩擦发电的传感器，所述传感器内部形成有摩擦界面，在外力作用下，所述摩擦界面可接触分离并相互摩擦，以产生电信号；所述传感器内设置有微动加强层，微动加强层可加快传感器内部的摩擦界面在微小外力作用下的分离速度，以增强传感器对微小外力的电信号输出。本发明专利技术还公开了一种人体生理信号采集装置。本发明专利技术通过增设微动加强层，减小了传感器的局部形变，加快了摩擦层间的分离速度，从而加强了传感器对心跳等微小动作的信号输出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗设备
，尤其涉及一种基于摩擦发电的传感器及人体生理信号采集装置。
技术介绍
人体生理信号采集装置能全面记录使用者整夜的睡眠信息，包括心率、呼吸率、翻身、离床、深中浅睡眠、入睡时长、睡眠周期等。现有技术中多采用PVDF压电薄膜作为换能器件，将人体的生理信号转变成电信号，供后续电路模块处理。另外一种更为先进、更为稳定的换能器件为基于摩擦发电的传感器，该传感器的原理为利用两层发电膜之间的受压接触分离摩擦产生电信号，供后续电路模块处理。但是基于摩擦发电的传感器存在一个较为突出的问题是在人体生理信号采集时，对心跳信号等相对微小的信号的敏感度较差，而对呼吸等相对强烈的信号输出较大，这就造成心跳等微小信号的输出与呼吸等信号输出的数值不成比例，给后续信号处理带来很大的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够解决对心跳等微小信号的敏感度差的问题的基于摩擦发电的传感器及人体生理信号采集装置。为实现上述目的，本专利技术的一种基于摩擦发电的传感器及人体生理信号采集装置的具体技术方案为：一种基于摩擦发电的传感器，所述传感器内部形成有摩擦界面，在外力作用下，所述摩擦界面可接触分离并相互摩擦，以产生电信号；所述传感器
内设置有微动加强层，微动加强层可加快传感器内部的摩擦界面在微小外力作用下的分离速度，以增强传感器对微小外力的电信号输出。进一步，微动加强层设置在传感器中的不构成摩擦界面的两个表面之间。进一步，传感器包括摩擦发电机；摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层、第一聚合物层、第二电极层，第一电极层与第一聚合物层构成摩擦界面，第一电极层和第二电极层构成摩擦发电机的信号输出端；微动加强层设置在第一聚合物层和第二电极层之间。进一步，传感器包括摩擦发电机；摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层、第一聚合物层、第二聚合物层、第二电极层，第一聚合物层与第二聚合物层构成摩擦界面，第一电极层和第二电极层构成摩擦发电机的信号输出端；微动加强层设置在第一电极层与第一聚合物层之间，和/或设置在第二聚合物层与第二电极层之间。进一步，传感器包括摩擦发电机；摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层、第一聚合物层、居间薄膜层、第二聚合物层、第二电极层，第一聚合物层与居间薄膜层、和/或居间薄膜层与第二聚合物层构成摩擦界面，第一电极层和第二电极层构成摩擦发电机的信号输出端；微动加强层设置在第一电极层与第一聚合物层之间，和/或设置在第一聚合物层与居间薄膜层之间，和/或设置在居间薄膜层与第二聚合物层之间，和/或设置在第二聚合物层与第二电极层之间。进一步，传感器包括摩擦发电机；摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层、第一聚合物层、居间电极层、第二聚合物层、第二电极层，第一聚合物层与居间电极层、和/或居间电极层与第二聚合物层构成摩擦界面，第一电极层、第二电极层和居间电极层构成摩擦发电机的信号输出端；微动加强层设置在第一电极层与第一聚合物层之间，和/或设置在第一聚合物层与居间电极层之间，和/或设置在居间电极层与第二聚合物层之间，和/或设置在第二聚合物层与第二电极层之间。进一步，传感器包括摩擦发电机和绝缘层，绝缘层包覆设置在摩擦发电机的外侧，微动加强层设置在摩擦发电机与绝缘层之间。进一步，传感器包括摩擦发电机、绝缘层和屏蔽层，绝缘层和屏蔽层依次层叠包覆设置在摩擦发电机的外侧，微动加强层设置在绝缘层与屏蔽层之间。进一步，传感器包括摩擦发电机、绝缘层、屏蔽层和保护层，绝缘层、屏蔽层和保护层依次层叠包覆设置在摩擦发电机的外侧，微动加强层设置在屏蔽层与保护层之间。进一步，微动加强层为平板结构或为阵列开设有几何形状通孔的镂空结构。进一步，微动加强层上阵列开设的几何形状为长方形或椭圆形。进一步，微动加强层的厚度为0.01-2.0mm。进一步，微动加强层的材料为塑料或橡胶；塑料包括：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、发泡聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯或尼龙；橡胶包括：丁晴橡胶、氢化丁晴橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶、氟橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶或丁基橡胶。一种人体生理信号采集装置，包括上述任一所述的传感器。本专利技术的基于摩擦发电的传感器及人体生理信号采集装置的优点在于：通过增设微动加强层，减小了传感器的局部形变，加快了摩擦层间的分离速度，从而加强了传感器对心跳等微小动作的信号输出。附图说明图1为本专利技术的基于摩擦发电的传感器的第一实施例的结构示意图；图2为本专利技术的基于摩擦发电的传感器的第二实施例的结构示意图；图3为本专利技术的基于摩擦发电的传感器的第三实施例的结构示意图；图4为本专利技术的基于摩擦发电的传感器的第四实施例的结构示意图；图5为本专利技术的基于摩擦发电的传感器的第五实施例的结构示意图；图6为本专利技术的基于摩擦发电的传感器中的微动加强层的第一实施例的结构示意图；图7为本专利技术的基于摩擦发电的传感器中的微动加强层的第二实施例的结构示意图；图8为本专利技术的基于摩擦发电的传感器中的微动加强层的第三实施例的结构示意图；图9为本专利技术的基于摩擦发电的传感器中的微动加强层的第四实施例的结构示意图；图10为本专利技术的人体生理信号采集装置的外形示意图；图11为本专利技术的人体生理信号采集装置的对比测试图。具体实施方式为了更好的了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术的一种基于摩擦发电的传感器及人体生理信号采集装置做进一步详细的描述。如图1至图11所示，本专利技术的人体生理信号采集装置包括传感器，其中，传感器的内部形成有摩擦界面，在外力作用下，传感器内部的摩擦界面可接触分离并相互摩擦，以产生电信号；传感器内设置有微动加强层，优选的是，微动加强层设置在传感器中的不构成摩擦界面的两个表面之间，可加快传感器内部的摩擦界面的分离速度，以增强传感器对微小外力的电信号输出。具体来说，如图1所示，其为本专利技术的基于摩擦发电的传感器的第一实施例的结构示意图。该实施例中，传感器包括摩擦发电机、以及依次层叠包覆设置在摩擦发电机外侧的绝缘层130和屏蔽层120，微动加强层110设置在屏蔽层120的外侧。进一步，摩擦发电机采用了四层结构的摩擦发电机，包括了依次层叠设置的第一电极层141、第一聚合物层142、第二聚合物层143以及第二电极层144，其中，第一聚合物层142与第二聚合物层143相互摩擦构成摩擦界面，第一电极层141和第二电极层144构成摩擦发电机的输出端。由此，摩擦发电机感应外力作用，在外力作用下发生形变，使摩擦发电机的各层间发
生分离接触、互相摩擦，从而使其两个输出端发生感应电荷，在摩擦发电机与外电路连通后，输出交流的压力电信号。此外，应注意的是，除如图1所示的四层结构的摩擦发电机外，还可以根据实际实施情况，采用三层结构、五层结构的摩擦发电机，此处不做具体限定。进一步，绝缘层130设置在摩擦发电机和屏蔽层120之间，将摩擦发电机整体包覆住，用于防止摩擦发电机的第一电极层141和第二电极层144与屏蔽层120相互接触，减少摩擦发电机输出的交流的压力电信号的损耗。其中，绝缘层可采用高分子聚合物材质，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟化乙丙稀共聚物(FEP)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚三氟氯乙本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于摩擦发电的传感器，其特征在于，所述传感器内部形成有摩擦界面，在外力作用下，所述摩擦界面可接触分离并相互摩擦，以产生电信号；所述传感器内设置有微动加强层，微动加强层可加快传感器内部的摩擦界面在微小外力作用下的分离速度，以增强传感器对微小外力的电信号输出。
【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦发电的传感器，其特征在于，所述传感器内部形成有摩擦界面，在外力作用下，所述摩擦界面可接触分离并相互摩擦，以产生电信号；所述传感器内设置有微动加强层，微动加强层可加快传感器内部的摩擦界面在微小外力作用下的分离速度，以增强传感器对微小外力的电信号输出。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，微动加强层设置在传感器中的不构成摩擦界面的两个表面之间。3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，传感器包括摩擦发电机；摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层、第一聚合物层、第二电极层，第一电极层与第一聚合物层构成摩擦界面，第一电极层和第二电极层构成摩擦发电机的信号输出端；微动加强层设置在第一聚合物层和第二电极层之间。4.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，传感器包括摩擦发电机；摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层、第一聚合物层、第二聚合物层、第二电极层，第一聚合物层与第二聚合物层构成摩擦界面，第一电极层和第二电极层构成摩擦发电机的信号输出端；微动加强层设置在第一电极层与第一聚合物层之间，和/或设置在第二聚合物层与第二电极层之间。5.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，传感器包括摩擦发电机；摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层、第一聚合物层、居间薄膜层、第二聚合物层、第二电极层，第一聚合物层与居间薄膜层、和/或居间薄膜层与第二聚合物层构成摩擦界面，第一电极层和第二电极层构成摩擦发电机的信号输出端；微动加强层设置在第一电极层与第一聚合物层之间，和/或设置在第一聚合物层与居间薄膜层之间，和/或设置在居间薄膜层与第二聚合物层之间，和/或设置在第二聚合物层与第二电极层之间。6.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，传感器包括摩擦发电机；摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层、第一聚合物层、居...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐传毅，王珊，孙利佳，
申请(专利权)人：纳智源科技唐山有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13
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