点接触式可穿戴压力传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种点接触式可穿戴压力传感器，包括相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线，以及用于采集第一导电纱线和第二导电纱线的交叉点处电信号的采集电路。交叉点处第一导电纱线的第一电极和第二导电纱线的第二电极之间设有电介质层，电介质层与第一电极和第二电极的电阻率差值均大于0.1Ω·m。当交叉点处受到压力刺激时，通过采集交叉点处的电信号，实现压力传感的检测。该压力传感器以纱线交叉点作为感压区，能够实现微纳传感，压力传感灵敏度显著提高。本实用新型专利技术提供的压力传感器能够通过刺绣的方式将其集成在织物表面，便于集成、拆卸和损坏后的修复，而且能够将其设计成各种刺绣花纹，在增加织物美观度的同时实现压力传感。

【技术实现步骤摘要】
点接触式可穿戴压力传感器
本专利技术涉及柔性可穿戴电子器件
，尤其涉及一种点接触式可穿戴压力传感器。
技术介绍
智能纺织品是将电子技术与织物高度融合的一种纺织品，其在保持传统纺织品的基本功能外，还具备监测、信息处理及通讯等功能，因而在军事、航空航天、医疗保健和休闲娱乐等领域有着广阔的应用前景。智能纺织品一般由传感器、执行器、数据处理、通讯和电源等部分组成；其中，传感器是智能纺织品实现人体与外界交互的关键，这就要求传感器具有良好的柔性、高灵敏度及快速响应等特性。目前，传统的织物压力传感器的集成方式，大多是通过将压力敏感的导电纱线作为经纱或纬纱，与织物一体化成型设置，通过织物受到压力刺激时发生厚度方向上的形变，使得其电阻发生变化，通过检测织物厚度方向上的电信号，实现压力传感的检测。此种集成方式，存在压力传感灵敏度低、织物的柔性及穿着舒适性低、集成复杂、不便于拆卸和检修的问题，导致其制备成本和能耗高，实用性低。有鉴于此，有必要设计一种改进的可穿戴压力传感器，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种点接触式可穿戴压力传感器，包括相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线。交叉点处第一导电纱线的第一电极和第二导电纱线的第二电极之间设有电介质层，电介质层与第一电极和第二电极的电阻率差值均大于0.1Ω·m。当交叉点处受到压力刺激时，通过采集所述交叉点处的电信号，实现压力传感的检测。该压力传感器以纱线交叉点作为感压区，能够实现微纳传感，压力传感灵敏度高。将其集成在织物表面，便于制备、拆卸和损坏后的修复。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种点接触式可穿戴压力传感器，包括相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线，以及用于采集第一导电纱线和第二导电纱线的交叉点处电信号的采集电路；所述交叉点处第一导电纱线的第一电极和第二导电纱线的第二电极之间设有电介质层，所述电介质层与所述第一电极和第二电极的电阻率差值均大于0.1Ω·m；当交叉点处受到压力刺激时，通过采集所述交叉点处的电信号，实现压力传感的检测。作为本专利技术的进一步改进，所述第一导电纱线和/或第二导电纱线为包芯纱、包覆纱或皮芯纤维；所述包芯纱、包覆纱或皮芯纤维的芯层为第一电极或第二电极，皮层包括所述电介质层。作为本专利技术的进一步改进，所述第一导电纱线与所述第二导电纱线具有若干个交叉点，所述点接触式可穿戴压力传感器能够采集每个所述交叉点的位置信息。作为本专利技术的进一步改进，所述点接触式可穿戴压力传感器通过行列扫描采集每个所述交叉点的位置信息。作为本专利技术的进一步改进，所述电介质层包括弹性聚合物基体和导电物质。作为本专利技术的进一步改进，所述弹性聚合物基体包括至少两种具有不同压缩模量的弹性聚合物基体。作为本专利技术的进一步改进，所述电极包括但不限于为金属电极、无机电极、有机电极或复合电极；所述导电物质包括但不限于为无机类、有机类或金属类导电物质；所述无机类导电物质包括但不限于为石墨纤维、碳纤维、硅纤维、碳纳米管纤维中的一种或多种，所述有机类导电物质包括但不限于为聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、PEDOT：PSS中的一种或多种，所述金属类导电物质包括但不限于为金属纳米粒子、金属纳米线/片、液态金属、金属氧化物粉体、导电钛白粉中的一种或多种。作为本专利技术的进一步改进，所述点接触式可穿戴压力传感器还包括柔性基底，所述相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线集成在所述柔性基底的内部或表面。作为本专利技术的进一步改进，所述相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线集成在所述柔性基底的表面。作为本专利技术的进一步改进，所述相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线通过刺绣的方式集成在所述柔性基底的表面；或者，所述点接触式可穿戴压力传感器还包括固定纱线，用于将所述相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线按预设花纹固定于所述柔性基底的表面，且所述第一导电纱线和第二导电纱线仅分布于所述柔性基底的一侧。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的点接触式可穿戴压力传感器，包括相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线，交叉点处包括第一电极、第二电极和设置于所述第一电极和第二电极之间的电介质层，使得两个电极之间形成电阻梯度。当交叉点处受到压力刺激时，两个电极之间的距离发生变化，进而使其电阻发生变化，此时通过采集所述交叉点处的电信号，能够实现压力传感的检测。如此设置，能够通过纱线的交叉点构造出点接触式可穿戴压力传感器，便于在织物上集成，且每一个交叉点处均能形成独立的压力传感区，能够实现微纳传感，显著提高了压力传感灵敏度和压力响应范围。2、本专利技术提供的点接触式可穿戴压力传感器，通过设置若干个交叉点，能够构造出若干个压力传感位点，以实现仅在第一导电纱线和第二导电纱线的端点处设置一个采集电路，采集电路与每个交叉点均能形成导电通路，从而采集每个交叉点处的电信号，再辅以交叉点的位置信息，即能检测出相应位置处的压力。如此操作，通过调整交叉点个数就能够调整压力传感的量程等性能；具有高度可调控性，便于大规模制备和使用。3、本专利技术提供的点接触式可穿戴压力传感器，第一导电纱线和第二导电纱线优选为芯层为电极、皮层为电介质层的包芯纱、包覆纱或皮芯纤维，此种结构得到的压力传感器的压力传感性能更稳定，能够实现高度集成。当第一导电纱线和第二导电纱线为芯层为电极、皮层为电介质层的皮芯纤维时，能够构造出尺度更微小(目前基本可实现每平方厘米分布1个单元点，通过优化结构后可以实现每平方厘米上分布10个甚至更多单元点的精度)的压力传感器(如纳米级皮芯纤维)，实现更高精度的压力传感；还可以通过调整电介质层的厚度，对压力传感性能进行调节。4、本专利技术提供的点接触式可穿戴压力传感器，可以将相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线集成在柔性基底的表面。如此设置，能够将压力传感器集成在任何织物表面，对织物种类要求更低、适用度更高，相比现有传感器与织物一体化成型设置，本专利技术的集成更方便，且不会对织物的穿着舒适度造成影响。此外，可以采用固定纱线将相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线按预设花纹固定于柔性基底的表面，且第一导电纱线和第二导电纱线仅分布于所述柔性基底的一侧。如此操作，在增加织物美观度的同时实现压力传感，而且第一导电纱线和第二导电纱线整根都分布于柔性基底的同一侧，无需缝制弯折，从而保持第一导电纱线和第二导电纱线的良好传感性能。由于与柔性基底是分开制备的，因此便于集成和清洗、集成后的拆卸和损坏后的修复等，不会对织物本身造成影响。附图说明图1为本专利技术点接触式可穿戴压力传感器的一种结构示意图；图2为本专利技术点接触式可穿戴压力传感器的另一种结构示意图；图3为图1中A1-A2方向视图下交叉点处的一种结构示意图；图4为图1中A1-A2方向视图下交叉点处的另一种结构示意图；图5为本专利技术点接触式可穿戴压力传感器在织物中的一种集成方式示意图；图6中a为实施例1中单个压力点在受到压力状态下，相对电流变化数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种点接触式可穿戴压力传感器，其特征在于，包括相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线，以及用于采集第一导电纱线和第二导电纱线的交叉点处电信号的采集电路；所述交叉点处第一导电纱线的第一电极和第二导电纱线的第二电极之间设有电介质层，所述电介质层与所述第一电极和第二电极的电阻率差值均大于0.1Ω·m；当交叉点处受到压力刺激时，通过采集所述交叉点处的电信号，实现压力传感的检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种点接触式可穿戴压力传感器，其特征在于，包括相互交叉分布的第一导电纱线和第二导电纱线，以及用于采集第一导电纱线和第二导电纱线的交叉点处电信号的采集电路；所述交叉点处第一导电纱线的第一电极和第二导电纱线的第二电极之间设有电介质层，所述电介质层与所述第一电极和第二电极的电阻率差值均大于0.1Ω·m；当交叉点处受到压力刺激时，通过采集所述交叉点处的电信号，实现压力传感的检测。


2.根据权利要求1所述的点接触式可穿戴压力传感器，其特征在于，所述第一导电纱线和/或第二导电纱线为包芯纱、包覆纱或皮芯纤维；所述包芯纱、包覆纱或皮芯纤维的芯层为第一电极或第二电极，皮层包括所述电介质层。


3.根据权利要求1所述的点接触式可穿戴压力传感器，其特征在于，所述第一导电纱线与所述第二导电纱线具有若干个交叉点，所述点接触式可穿戴压力传感器能够采集每个所述交叉点的位置信息。


4.根据权利要求3所述的点接触式可穿戴压力传感器，其特征在于，所述点接触式可穿戴压力传感器通过行列扫描采集每个所述交叉点的位置信息。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，钟卫兵，明晓娟，蒋海青，李沐芳，丁新城，
申请(专利权)人：武汉飞帛丝科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42