一种用于心肺复苏训练的智能手套制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于心肺复苏训练的智能手套，包括：手套本体、以及设置在手套本体中手掌部的自供电纤维传感器；所述自供电传感纤维包括导电纱线作为内芯以及形成在内芯表面的柔性高分子聚合物作为介电层；所述自供电纤维传感器无需额外电源，基于摩擦起电和静电感应的耦合效应将人体的机械信号转化为电信号。本实用新型专利技术提供的心肺复苏智能手套可实现对实施者按压深度、按压频率的实时监测，可以对患者胸腔回弹情况的及时反馈。对患者胸腔回弹情况的及时反馈。对患者胸腔回弹情况的及时反馈。

【技术实现步骤摘要】
一种用于心肺复苏训练的智能手套


[0001]本技术涉及智能穿戴医疗
，特别涉及一种用于心肺复苏训练的智能手套及其制备方法。

技术介绍

[0002]心脏骤停作为全球主要的死亡原因之一，已成为全球关注的公共卫生问题。由于冠状病毒病COVID
‑
19的高度传染性和致病性，使得心脏骤停的治疗面临着更大的挑战。据统计，全球各种原因导致的心脏骤停的死亡人数高达数十万，我国每年也大约有54.4万人发生心脏骤停，位居全球第一。
[0003]尽管心肺复苏作为目前心脏骤停最直接抢救措施，但心脏骤停患者的存活率仍不高。主要原因有：
[0004](1)错过最佳抢救时间
[0005]心脏骤停可能发生在任何时间任何地点，心脏骤停患者未能在心脏骤停后的4min进行抢救复苏，由于缺血缺氧，会造成患者大脑和其它重要器官发生不可逆损害。有研究表明，患者若能及时接受心肺复苏，生存率可提高2～3倍。
[0006](2)施救者自身原因
[0007]心肺复苏作为一种强体力消耗的抢救方法，无论是专业的医学人员还是普通人，在短时间内难以施加标准且高质量的心肺复苏抢救动作，可能出现胸外按压深度不足、按压力度过大、频率过快/偏低、胸廓回弹不充分等情况。
[0008]目前，尽管医院内有很多心肺复苏的设备可用于培训或临床实践，但它们主要由专业人员使用，而且大多数都结合了复杂的算法，价格昂贵、体积庞大。随着物联网、云计算、大数据和人工智能等新兴技术的快速发展，可穿戴智能产品包括智能手表、智能手套和VR等技术也逐渐用于识别患者是否心脏骤停和指导救援人员心肺复苏训练。
[0009]对于智能手套，国内专利CN113143279A公开了一种心肺复苏按压动作采集装置的手套，包括一次性手套、信息处理主机、布袋、胶带、检测机构、数据显示器、红外接收器和蜂鸣器，通过检测机构可以检测在心肺复苏按压时手掌按压的力度、次数以及深度。国内专利CN208877236U也公开了一种智能胸外心脏按压辅助手套，结合加速度传感器、压力应变片和微处理器来监测按压手势动作。国内专利CN204468647U也提供了一种心肺复苏用手套，通过位移感应片、按压传感器、心率传感器和拍打器来获取按压频率和按压深度。与上述智能手套略有不同，国内专利CN209347598U则公开了一种包括心率、按压频率和按压深度监测装置的胸腹按压手套，通过对腹部进行提压，以实现对患者的心率、按压频率和按压深度进行实时监测。综合上述来看，现有的智能手套有以下特征，传感器种类多，集成度大，材质坚硬，需要额外电源供电，穿戴舒适性差。除此之外，现有的智能手套只能反馈实施者按压频率和按压深度，对于患者的胸腔回弹情况并没有得到实时反馈。

技术实现思路

[0010]针对上述问题，本技术的目的在于提供一种结构简单，易集成，适合规模化制备的，又可同时反馈胸外按压深度、频率、胸廓回弹情况的心肺复苏智能手套。
[0011]具体地，本技术提供了一种用于心肺复苏训练的智能手套，包括：手套本体、以及设置在手套本体中手掌部的自供电纤维传感器；所述自供电传感纤维包括导电纱线作为内芯以及形成在内芯表面的柔性高分子聚合物作为介电层；所述自供电纤维传感器无需额外电源，基于摩擦起电和静电感应的耦合效应将人体的机械信号转化为电信号。
[0012]本技术中，自供电纤维传感器的工作机理是导电纱线作为电信号传输通道，柔性高分子聚合物作为摩擦材料，通过柔性高分子聚合物与心肺复苏假人的皮肤进行摩擦和电荷感应来产生电压信号，从而将心肺复苏过程中的按压机械能转化为电能。该电压信号特征是指智能手套与心肺复苏模拟人接触时，柔性高分子聚合物介电层会与模拟人皮肤摩擦来产生交流电压信号，训练者施加按压压力越大，摩擦产生的负向电压(V
‑
)相对值就越大；相反，按压压力逐渐释放时，摩擦产生负向电压信号(V
‑
)相对值就越小，当按压压力完全去除后，由于静电感应效应，纤维传感器会产生正向电压(V+)。因此，按压压力越大，按压深度就越深，负向电压输出值就越大，按压动作频率和电压信号输出频率相同；至于胸廓回弹情况，当施加压力前后的负向电压绝对值(V
前
＝V
后
)相同或接近时，则说明胸腔完全回弹，当V
前
＜V
后
时，则说明胸腔未能完全回弹；当出现正向电压(V+)时，则说明智能手套与模拟人完全分离开，操作动作不规范。
[0013]较佳的，所述用于心肺复苏训练的智能手套还包括与自供电纤维传感器连接测试装置；所述用于心肺复苏训练的智能手套，无需额外电源，与测试装置相连可直接将心肺复苏训练中手掌部压力信号转化为电压信号，根据电压信号特征可直接反映心肺复苏过程中的胸腔按压深度，按压频率和胸廓回弹情况，从而实现对心肺复苏过程中按压动作的监测。
[0014]较佳的，所述手套本体的材质选自涤纶、丙纶、氨纶、维纶、锦纶、腈纶、氯纶、棉、麻、丝和毛中的至少一种；优选，通过针织、机织或非织造方法制成手套本体。
[0015]较佳的，所述自供电纤维传感器通过针织、机织或非织造方法制成，与手套本体集成为一体。
[0016]较佳的，所述自供电纤维传感器的导电纱线为镀银导电纱线、金属丝纱线或涂有金属纳米颗粒、金属纳米线、金属纳米片、导电聚合物、导电陶瓷、石墨烯和碳纳米管中至少一种的普通纱线。
[0017]较佳的，所述导电纱线的直径为100μm～1000μm。
[0018]较佳的，所述柔性高分子聚合物选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、热塑性弹性体(TPE)、苯乙烯
‑
乙烯/丁烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、橡胶、聚氨酯(PU)、Dragon skin、单组分室温硫化硅橡胶、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或Ecoflex硅橡胶其中一种。
[0019]较佳的，所述介电层的的厚度为200～2000μm。
[0020]较佳的，测试装置为交流电压信号测试设备，包括但不限于示波器或静电计其中一种。
[0021]本技术的有益效果：
[0022]1.结构优点：本技术结构简单，设计合理，易集成，无需额外电源，安全性高，方便操作，专业医学人员和普通人都适用，能够准确有效指导所有人进行心肺复苏训练和
及时抢救。
[0023]2.材料优点：本技术所选用的材料，价格低廉，种类丰富，材质柔软，穿戴舒适性强，适合大规模批量化制备，具备较好的商业化应用前景。
[0024]3.功能优点：本技术提供的心肺复苏智能手套可实现对实施者按压深度、按压频率的实时监测，可以对患者胸腔回弹情况的及时反馈。
附图说明
[0025]图1为智能手套的结构示意图；
[0026]图2为自供电纤维传感器的结构示意图；
[0027]图3为智能手套心肺复苏训练按压动作示意图；
[0028]图4为志愿者A心肺复苏按压动作的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于心肺复苏训练的智能手套，其特征在于，包括：手套本体、以及设置在手套本体中手掌部的自供电纤维传感器；所述自供电传感纤维包括导电纱线作为内芯以及形成在内芯表面的柔性高分子聚合物作为介电层；所述自供电纤维传感器无需额外电源，基于摩擦起电和静电感应的耦合效应将人体的机械信号转化为电信号。2.根据权利要求1所述的用于心肺复苏训练的智能手套，其特征在于，所述用于心肺复苏训练的智能手套还包括与自供电纤维传感器连接的测试装置；所述用于心肺复苏训练的智能手套，无需额外电源，与测试装置相连可直接将心肺复苏训练中手掌部压力信号转化为电压信号，根据电压信号特征可直接反映心肺复苏过程中的胸腔按压深度，按压频率和胸廓回弹情况，从而实...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙静，蓝彬栩，王冉冉，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：新型
国别省市：