一种电子纹身及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种电子纹身及其制备方法和应用，所述电子纹身包括离型层和压敏胶层，以及设置在所述离型层和压敏胶层之间的至少两层弹性覆盖层和至少一层可拉伸导体层；所述可拉伸导体层夹在两层弹性覆盖层之间。本发明专利技术所述电子纹身具有制备方法简单，制备成本低、厚度可控和保形性优良的优点，且所述电子纹身可以能够紧贴皮肤，在各种剧烈的运动中也不会脱落。

【技术实现步骤摘要】
一种电子纹身及其制备方法和应用
本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种电子纹身及其制备方法和应用。
技术介绍
在如今的医疗器械领域中，专业的人员借助各种电子设备，可以对居民体内及体表的各种生理、生化指标进行精确的监测，从而对居民的健康状况做出准确的评估。然而，用于生理生化指标测定的电子设备笨重而昂贵，需要专业的操作人员进行操作和评估，检测昂贵、繁琐且周期较长，并且无法突破时间和空间的限制，无法实现对受试者进行实时监测。因此，未来的健康监测系统需要具有精确化、实时化、快速化和舒适化的特点，即实现在不住院的情况下也能对居民的健康进行实时、精确的监测。而电子纹身具有轻薄、贴身、穿戴舒适的特点，可以直接且稳定地贴在皮肤表面，用于健康以及运动的实时、快速、精确监测。电子纹身将会成为未来医疗保健系统中最重要、最不可或缺的一环。CN110696540A公开了一种基于图案化石墨烯的电子纹身皮肤及其制备方法，其公开的电子纹身皮肤主要由三层组成：上层为PDMS层，中间为石墨烯层，下层为胶基层。使用时通过胶基层(背胶)转移到人体皮肤，实现电子纹身皮肤直接贴在人体皮肤表面。除了具有美观装饰的作用，还可通过中间层石墨烯的电信号变化可以检测人体运动及脉搏、呼气频率等健康数据。和目前报道的电子纹身皮肤相比，其公开的基于图案化石墨烯的电子纹身皮肤具有制备简单、快速、低成本等特点，制备的电子纹身皮肤具有皮肤贴附性好、柔韧性、机械稳定性和导电性高，实现美观装饰的同时，实现对人体运动及健康状况的监测。但是其公开的电子纹身皮肤相对较厚，不能实现较为复杂的电子纹身皮肤的制备。CN107432738A公开了一种检测生理信号的可穿戴设备，包括信号采集单元，以及与信号采集单元分离的节点通信传输单元，信号采集单元包括电子纹身或电子皮肤传感器、滤波模块、放大模块、第一NFC模块，节点通信传输单元包括第二NFC模块、电源模块、控制及无线通信模块信号采集单元设置成可贴附于人体胸部的贴纸状结构，电子纹身或电子皮肤传感器形成在薄片状结构上，用于从人体采集生理信号，由第一NFC模块以近场通信的方式传送到第二NFC模块，再由控制及无线通信模块以远场无线通信的方式将信号发送给上位机，控制及无线通信模块还控制第二NFC模块通磁，在该磁场作用下，第一NFC模块为信号采集单元供电。其公开的设备可以在实现穿戴舒适的情况下，实时便捷地检测生理信号。其公开的检测生理信号的可穿戴设备将电子纹身或电子皮肤传感器用作人体生理信号的采集，该可穿戴设备设置较为复杂，不能直接且稳定地贴在皮肤表面。综上所述，开发一种兼具制备方法简单，制备成本低、厚度可控和保形性优良的电子纹身至关重要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种电子纹身及其制备方法和应用，所述电子纹身具有制备方法简单，制备成本低、厚度可控和保形性优良的特点，且所述电子纹身能够紧贴于皮肤上，在各种剧烈的运动中也不会脱落。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种电子纹身，所述电子纹身包括离型层和压敏胶层，以及设置在所述离型层和压敏胶层之间的至少两层弹性覆盖层和至少一层可拉伸导体层；所述可拉伸导体层夹在两层弹性覆盖层之间。本专利技术所述电子纹身有以下优势：(1)本专利技术所述电子纹身创造性地将离型层引入电子纹身中，所述离型层在电子纹身转移到皮肤前起到支撑和保护纹身的作用，当电子纹身转移到皮肤后，离型层可以轻松与电子纹身分离，且电子纹身不会粘在离型层上。尤其是在电子纹身十分薄的情况下，若没有合适的支撑保护层，电子纹身要么会由于静电或者其他的作用皱缩成一团，难以展开，要么会粘在支撑保护膜上，损坏电子纹身；(2)本专利技术所述电子纹身中，压敏胶层可以直接通过压力就与皮肤粘结，瞬间起作用，相较于电子纹身领域中的常规方法，比如引入外部的支撑(加上腕带固定或贴上胶带固定)，更易操作，还能嵌入皮肤的各种纹理中，与皮肤接触紧密，具有优良的保形性，充分发挥电子纹身的作用。本专利技术所述电子纹身可以紧贴皮肤，但不对皮肤造成损伤，且弹性覆盖层的层数比可拉伸导体的层数多一层。优选地，所述离型层的厚度为5-500微米，例如10微米、50微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米、450微米、500微米等，优选100微米。本专利技术所述离型层的厚度为50-500微米，该范围的厚度可以使得离型层有效支撑和保护电子纹身并同时具有弯曲的能力。优选地，所述弹性覆盖层的厚度为15-30微米，例如16微米、18微米、20微米、22微米、24微米、26微米、28微米等。本专利技术所述弹性覆盖层的厚度为15-30微米，厚度在该范围内能保证电子纹身的保形能力，即足够薄，能够嵌入皮肤纹理中，但同时具有足够的厚度保证其绝缘能力。优选地，所述可拉伸导体层的平均厚度为8-15微米，例如9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米等。本专利技术所述可拉伸导体层的平均厚度为8-15微米，该范围内的导体厚度能够保证可拉伸导体有良好的导电能力和拉伸能力。优选地，所述压敏胶层的厚度为5-100微米，例如10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米等。优选地，所述可拉伸导体层的制备原料包括液态金属可拉伸导体、银纳米线可拉伸导体、碳纳米材料可拉伸导体或片层银可拉伸导体中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：液态金属可拉伸导体和银纳米线可拉伸导体的组合，银纳米线可拉伸导体和碳纳米材料可拉伸导体的组合，银纳米线可拉伸导体、碳纳米材料可拉伸导体和片层银可拉伸导体的组合等，优选液态金属可拉伸导体。本专利技术所述可拉伸导体采用常温下为液态的材料，尤其是金属进行制备，例如液态金属可拉伸导体等，这类金属熔点低于常温，在常温下为液态。本专利技术的可拉伸导体兼具液体的优良的变形能力以及金属优异的导电能力，故在拉伸变形下也能够保持优异的电学性能。本专利技术所述可拉伸导体层优选液态金属可拉伸导体，液态金属可拉伸导体不仅可以作为电路中的导线，还可以作为应变传感器，液态金属导体在印刷过程中被印刷成蛇纹形状(宽度为400微米)作为应变传感器，液态金属导体被印刷成以及直线形状(宽度为1.5毫米)作为互联导线，将各个应变传感器连接起来接入控制电路中。液态金属可拉伸导体的双重作用不仅节约了制备工序与成本，还降低可拉伸导体层的厚度，使所得电子纹身更加轻薄。优选地，所述液态金属可拉伸导体包括镓铟合金、镓铟锡合金或镓锌合金中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：镓铟合金和镓铟锡合金的组合，镓铟锡合金和镓锌合金的组合，镓铟合金、镓铟锡合金和镓锌合金的组合等。本专利技术所述液态金属可拉伸导体可以用市售的产品，也可以进行自制，所述液态金属可拉伸导体示例性的制备方法如下：向19g己醇(纯度98％，购于中国麦克林)中添加1g聚乙烯吡咯烷酮(购于阿拉丁，数均分子量为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子纹身，其特征在于，所述电子纹身包括离型层和压敏胶层，以及设置在所述离型层和压敏胶层之间的至少两层弹性覆盖层和至少一层可拉伸导体层；/n所述可拉伸导体层夹在两层弹性覆盖层之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种电子纹身，其特征在于，所述电子纹身包括离型层和压敏胶层，以及设置在所述离型层和压敏胶层之间的至少两层弹性覆盖层和至少一层可拉伸导体层；
所述可拉伸导体层夹在两层弹性覆盖层之间。


2.根据权利要求1所述的电子纹身，其特征在于，所述离型层的厚度为50-500微米，优选100微米；
优选地，所述弹性覆盖层的厚度为15-30微米；
优选地，所述可拉伸导体层的平均厚度为8-15微米；
优选地，所述压敏胶层的厚度为5-100微米。


3.根据权利要求1或2所述的电子纹身，其特征在于，所述可拉伸导体层的制备原料包括液态金属可拉伸导体、银纳米线可拉伸导体、碳纳米材料可拉伸导体或片层银可拉伸导体中的任意一种或至少两种的组合，优选液态金属可拉伸导体。


4.根据权利要求3所述的电子纹身，其特征在于，所述液态金属可拉伸导体包括镓铟合金、镓铟锡合金或镓锌合金中的任意一种或至少两种的组合。


5.根据权利要求1-4任一项所述的电子纹身，其特征在于，所述离型层包括硅胶膜和/或表面涂有硅油的塑料膜；
优选地，所述弹性覆盖层的制备原料包括聚苯乙烯类弹性材料、聚烯烃类弹性材料或聚氨酯弹性材料中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述压敏胶层的制备原料包括压敏胶水。


6.一种根据权利要求1-5任一项所述的电子纹身的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将弹性覆盖层的制备原料涂覆于离型层上，干燥，得到第一弹性覆盖层；
(2)将可拉伸导体印刷于第一弹性覆盖层上，干燥，得到可拉伸导体层；
(3)将弹性覆盖层的制备原料涂覆于可拉伸导体层上，干燥，得到第二弹性覆盖层；
(4)将压敏胶水涂覆于第二弹性覆盖层上，干燥，得到压敏胶层后形成所述电子纹身；
可选地，在所述步骤(2)之后进行步骤(2')：重复步骤(1)和步骤(2)至少一次，得到至少两层可拉伸导体层的电子纹身。


7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)、步骤(3)和步骤(4)所述涂覆各自独立地包括旋涂、刮涂或浇注中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)还包括涂覆前在离型层的电路的接口处敷上一层硅胶片和涂覆后除去该硅胶片；
优选地，步骤(1)还包括将弹性覆盖层的制备原料进行熔融或溶解后涂覆；
优选地，步骤(1)所述涂覆的方法为旋涂；
优选地，步骤(1)所述旋涂的速率为1500-2500转/分钟；
优选地，步骤(1)所述涂覆的时间为10-30s；
优选地，步骤(1)所述干燥的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴宇，唐立雪，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44