一种基于摩擦发电机原理的人体体征检测带制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于摩擦发电机原理的人体体征检测带，包括摩擦电对层、绝缘层和封装层，所述摩擦电对层包括中心电极层以及相对其对称的第一摩擦层和第二摩擦层，所述第一摩擦层及第二摩擦层为包含高分子材料层与电极层的一体层合结构，所述绝缘层和封装层完全包覆摩擦电对层。本实用新型专利技术的灵敏度高，特异性强，结构柔软、设计简单灵活，可实现对人体体动、呼吸、脉搏等多种体征信号的迅速响应。

A human body sign detection belt based on the principle of friction generator

【技术实现步骤摘要】
一种基于摩擦发电机原理的人体体征检测带
本专利技术属于传感器
，具体涉及一种柔性的人体体征监测传感器。
技术介绍
体征监测带是一种结构柔性的传感设备，可以实时监测人体的体动、呼吸、心率等生理体征信号，具有灵敏度高、结构轻便、体验舒适等特点、可广泛应用于面向人体体征监测的智能床垫、智能坐垫等产品。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：第一，当前已有基于PVDF柔性压电薄膜的传感器，在被尖锐物穿刺后出现明显失能；第二，目前基于摩擦发电机原理的监测带，通常是由一对摩擦对构成，再使用绝缘材料层、屏蔽材料层以及封装材料层包覆。在生产过程中容易产生摩擦对错位现象，从而引起睡眠带信号输出不稳定，封装后的睡眠带相对较硬，舒适度较低。
技术实现思路
本专利技术专利的目的是针对现有技术的缺陷，提出一种基于摩擦发电机原理的人体体征监测带，用于解决现有技术中人体体征监测带摩擦层容易发生错位、柔软度相对差以及制备工艺效率低的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：一种基于摩擦发电机原理的人体体征监测带，包括摩擦电对层，所述摩擦电对层包括第一摩擦层、中心电极层和第二摩擦层，其中，所述第一摩擦层、第二摩擦层分别为一体层合结构，并且两者相对于中心电极层对称；所述第一摩擦层包括第一表面及第二表面，所述中心电极层包括第三表面积第四表面，所述第二摩擦层包括第五表面及第六表面，且所述第二表面与第三表面之间、所述第四表面与第五表面之间分别形成一对摩擦界面；第一引出电极、第二引出电极和第三引出电极，其中，所述第一引出电极和第一表面连接，所述第二引出电极和第四表面连接，所述第三引出电极和第六表面连接，并且所述第一引出电极和第三引出电极相连接作为共同引出电极；绝缘层，所述绝缘层为绝缘防水薄膜，并且完全包裹所述第一表面和第六表面；封装层，所述封装层完全包裹绝缘层。优选的，所述第一摩擦层为：由第一电极层、第一高分子聚合物层通过共固化技术制备获得的一体层合结构；所述第二摩擦层为：由第二电极层、第二高分子聚合物层通过共固化技术制备获得的一体层合结构。进一步优选的，所述第一表面为第一电极层，第二表面为第一高分子聚合物层，第五表面为第二高分子聚合物层。第六表面为第二电极层。优选的，所述第二表面和第五表面的表面上具有规则或不规则的微纳凹凸结构。在上述技术方案的基础下，进一步优选的，所述第一摩擦层、第二摩擦层的长度L1大于所述中心电极层的长度L2，L1-L2≥2.5mm；第一摩擦层、第二摩擦层的宽度W1大于所述中心电极层的宽度W2，W1-W2≥2.5mm。除此之外，本专利技术还提供了一种第一摩擦层或第二摩擦层的共固化制备步骤，包括：步骤包括：（a）以10：1的比例将聚二甲基硅氧烷的A和B组分混合均匀，并在微结构模板上涂敷一定厚度的膜。（b）将液态高分子聚合物放入高温环境加热烘干，待液态高分子聚合物整体失去流动性，但其表面仍然表现出粘性时，将准备好的织物电极铺平覆盖在高分子聚合物膜背面，使得高分子聚合物膜背部与织物电极之间没有留下气泡。（c）等到完全固化后，将织物电极与高分子聚合物膜同时从模具上取下，即得到第一摩擦层或第二摩擦层。相比现有技术来说，本专利技术的有益效果是：本专利技术专利提出的基于摩擦发电机原理的人体体征监测带，在保证了自供电、灵敏度高以及携带使用方便等特点的同时，进一步解决了现有技术中人体体征监测带柔软度差和容易产生摩擦层错位、封装后的人体体征监测带相对较硬等弊端，从而进一步提高了给予摩擦发电机的人体体征监测带的信号输出可靠性、使用舒适度以及扩大了使用情景范围；并且在制备过程中，使用模具工装实现人体体征监测带的高效制备，适合大规模商业化生产。附图说明图1为技术的一种基于摩擦发电机原理的人体体征监测带的立体结构示意图。图2为图1中虚线框中部分正视结构示意图。图3为第一摩擦层、第二摩擦层的制备工艺说明图。图4为将本技术制作成的睡眠带置于人体下所获得的呼吸及心跳生理信号数据图。图5为图4中单个心跳信号的数据图。图6为对比例1，
技术介绍
中所提到的PVDF睡眠带在正常状态下的激励信号图。图7为对比例1，
技术介绍
中所提到的PVDF睡眠带在经过穿刺后的激励信号图。图8为对比例2，
技术介绍
中所提到的：未采用一体层合结构的摩擦层、各层之间容易发生错位的睡眠带的体动监测信号输出结果。图9为本技术的体动监测信号输出结果，与图8作比较。标记：1-人体体征监测带，2-中心电极层，3-第一高分子聚合物层，4-第一电极层，5-共同引出电极，6-第二引出电极，7-第三引出电极，8-绝缘层，9-织物包装层，10-第二高分子聚合物层，11-第二电极层，12-第一端子，13-第二端子，14-第三端子，15-电极保护层，16-微结构模板，17-刮板，30-高分子聚合物膜，40-织物电极。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行解释说明，所述实施例的示例旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例1本实施例提供一种基于摩擦发电机原理的人体体征监测带，如图1所示。本实施例采用的人体体征监测带1是一条长宽比较大的带状结构，其厚度不超过5mm。第一电极与第三电极的共同引出电极5和第二引出电极6位于带状结构的同一端。图2为图1中虚线框部分的具体结构正视示意图，具体的，图2显示出了基于摩擦发电机原理的人体体征监测带1内部的各层结构的剖面示意图。如图2所示，基于摩擦发电机原理的人体体征监测带1包括：织物包装层（即本技术所说的封装层）9、绝缘层8、第一电极层4、第一高分子聚合物层3、中心电极层2、第二高分子聚合物层10、第二电极层11、第一端子12、第二端子13、第三端子14以及电极保护层15。其中，第一高分子聚合物层3与第二高分子聚合物层10为对称设置。第一高分子聚合物层3包含上表面和第二表面，分别对应着第一电极层4的下表面和中心电极层2的第三表面，其中，第二表面与第三表面之间形成摩擦界面；第二高分子聚合物层10包含第五表面和下表面，分别对应着中心电极层11的第四表面和第二电极层2的上表面，其中，第四表面和第五表面形成摩擦界面。当有作用力作用于人体体征监测带表面时，使得第二表面和第三表面，以及第四表面和第五表面产生不同程度的对撞接触，形成了电势差，从而产生了相对应的电信号。第一引出电极5通过第一端子12与第一电极层4相连，其中第一端子12一端装定在第一电极层上，另一端与第一引出电极5通过焊接相连；第二引出电极6通过第二端子13与中心电极层2相连，其中第二端子13一端装订在中心电极层2上，另一端焊接在第二引出电极6上；第三引出电极7通过第三端子14与第二电极层11相连，并且第三引出电极7的另一端焊接在第一端子12上。当人体体征监测带1受到作用力时，中心电极层2会带有正电荷，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于摩擦发电机原理的人体体征检测带，其特征在于，包括/n摩擦电对层，所述摩擦电对层包括第一摩擦层、中心电极层和第二摩擦层，其中，所述第一摩擦层、第二摩擦层分别为一体层合结构，并且两者相对于中心电极层对称；所述第一摩擦层包括第一表面及第二表面，所述中心电极层包括第三表面积第四表面，所述第二摩擦层包括第五表面及第六表面，且所述第二表面与第三表面之间、所述第四表面与第五表面之间分别形成一对摩擦界面；/n第一引出电极、第二引出电极和第三引出电极，其中，所述第一引出电极和第一表面连接，所述第二引出电极和第四表面连接，所述第三引出电极和第六表面连接，并且所述第一引出电极和第三引出电极相连接作为共同引出电极；/n绝缘层，所述绝缘层为绝缘防水薄膜，并且完全包裹所述第一表面和第六表面；/n封装层，所述封装层完全包裹绝缘层。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦发电机原理的人体体征检测带，其特征在于，包括
摩擦电对层，所述摩擦电对层包括第一摩擦层、中心电极层和第二摩擦层，其中，所述第一摩擦层、第二摩擦层分别为一体层合结构，并且两者相对于中心电极层对称；所述第一摩擦层包括第一表面及第二表面，所述中心电极层包括第三表面积第四表面，所述第二摩擦层包括第五表面及第六表面，且所述第二表面与第三表面之间、所述第四表面与第五表面之间分别形成一对摩擦界面；
第一引出电极、第二引出电极和第三引出电极，其中，所述第一引出电极和第一表面连接，所述第二引出电极和第四表面连接，所述第三引出电极和第六表面连接，并且所述第一引出电极和第三引出电极相连接作为共同引出电极；
绝缘层，所述绝缘层为绝缘防水薄膜，并且完全包裹所述第一表面和第六表面；
封装层，所述封装层完全包裹绝缘层。


2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦发电机原理的人体体征检测带，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海琳，丁小恒，李明愚，
申请(专利权)人：深圳市航天新材科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44