本发明专利技术提供了一种全柔性可穿戴智能传感设备和设备构建方法，解决现有体征信号分析过程缺乏有效体征信号采集手段，导致信号分析过程中采集维度缺失的技术问题。方法包括：基于水凝胶柔性电极形成柔性传感器阵列；基于所述柔性传感器阵列形成柔性可穿戴设备。通过构建多元响应的水凝胶电极，制备高灵敏、多通道的柔性电化学检测传感器，利用水凝胶网络弹性条件与离子迁移性的定量协同关系，设计具有水凝胶匹配弹性金属电极，在保证导电性、高电子迁移率的情况下，调节弹性模量保障器件的柔性舒适，实现电化学信号稳定测量。实现电化学信号稳定测量。实现电化学信号稳定测量。
【技术实现步骤摘要】
一种全柔性可穿戴智能传感设备和设备构建方法
[0001]本专利技术涉及运动监测
，具体涉及一种全柔性可穿戴智能传感设备。
技术介绍
[0002]在竞技体育训练、军事体能训练和全民健身培训等领域，希望通过贴身传感器监测血氧、血糖、乳酸分泌、电解质流失等体征信号用于深入分析。但现有可穿戴监测设备主要缺点在于普遍采用刚性器件、信号稳定性差、以及功能单一，导致检测灵敏度、准确性不高，不能给出体征关联性等更深层的生化信息，无法有效作出训练分析、评估。因此需要发展柔性、贴敷式、多通道、高灵敏、可对体征生化信号进行并行监测的可穿戴设备。
[0003]柔性电子技术近些年的发展快速推动了可穿戴传感器的进步与应用。目前以柔性金属、聚合物薄膜和聚合物弹性体为基材的常规策略，由于材料本身弹性模量与人体皮肤不匹配，使得在承受人体运动中皮肤复杂的大幅度变化时，传感器与皮肤的贴合性较差，从而造成电位信号不稳定、干扰大，以及抗疲劳性差等问题。
技术实现思路
[0004]鉴于上述问题，本专利技术实施例提供一种全柔性可穿戴智能传感设备和设备构建方法，解决现有体征信号分析过程缺乏有效体征信号采集手段，导致信号分析过程中采集维度缺失的技术问题。
[0005]本专利技术实施例的全柔性可穿戴智能传感设备构建方法，包括：
[0006]基于水凝胶柔性电极形成柔性传感器阵列；
[0007]基于所述柔性传感器阵列形成柔性可穿戴设备。
[0008]本专利技术一实施例中，还包括：
[0009]通过柔性可穿戴设备形成不同类型电化学信号的并行采集通道，通过并行采集通道进行生化大数据并行采集，形成运动过程的动作与特征分析。
[0010]本专利技术一实施例中，所述基于水凝胶柔性电极形成柔性传感器阵列，包括：
[0011]在导电水凝胶中利用高水合离子和低水合离子构建指向皮肤界面的弹性模量梯度，保持水凝胶柔性电极在皮肤汗液浸润时的贴合度；
[0012]利用霍夫梅斯特离子的差异性在导电水凝胶中构建差异受体，通过差异受体形成柔性电极，通过柔性电极形成水凝胶柔性传感器；
[0013]通过水凝胶柔性传感器构建柔性传感器阵列；
[0014]获取霍夫梅斯特序列离子在水凝胶网络中的导电迁移率和对水凝胶机械性能的调节量，形成弹性灵敏—导电灵敏间的协同响应模型，以量化汗液中各组成成分的离子浓度、弹性模量。
[0015]本专利技术一实施例中，所述基于所述柔性传感器阵列形成柔性可穿戴设备，包括：
[0016]形成调理电路，对传感器采集的单通道模拟信号进行调整转换至模数转换电路的量程范围；
[0017]形成模数转换电路，对柔性传感器阵列进行并行模数转换，形成并行通道的并行数据流并缓存；
[0018]形成无线传输链路，对并行数据进行无线封装，无线传输至上位数据分析端，用于运动过程的动作与特征分析。
[0019]本专利技术一实施例中，所述形成运动过程的动作与特征分析，包括：
[0020]接收并行数据进行数据库存储；
[0021]根据传感器特征确定对应弹性灵敏—导电灵敏间的协同响应模型的生物电信号特征，对并行数据进行生物电信号特征处理，绘制多通道电学响应波形进行分析过程的图形展示；
[0022]根据生物电信号特征结合训练过程进行不同动作与特征的维度分析。
[0023]本专利技术实施例的全柔性可穿戴智能传感设备，包括：
[0024]柔性可穿戴设备，用于在柔性载体上配置柔性传感器阵列和柔性传感器采集电路，柔性传感器阵列包括采集不同类型生化信号的水凝胶柔性传感器，水凝胶柔性传感器与体表保持有效贴合，柔性传感器采集电路配合上位电路建立无线链路传输生化信号采集通道中的并行数据。
[0025]本专利技术一实施例中，还包括：
[0026]上位数据分析端，用于通过无线链路接收分布式生化信号采集通道中的并行数据，对分析过程提供数据展示资源和数据存储资源。
[0027]本专利技术一实施例中，所述柔性可穿戴设备包括水凝胶柔性传感器，水凝胶柔性传感器包括柔性电极，柔性电极包括差异受体，差异受体包括受体结构和受体掺杂物，受体结构为水凝胶上形成单一敞口的空腔；受体掺杂物为霍夫梅斯特离子；受体掺杂物有序填充在受体结构中，通过受体结构和受体掺杂物的组合形成水凝胶柔性传感器的多元采集电极模板。
[0028]本专利技术一实施例中，所述受体结构包括以下结构至少一种：
[0029]所述受体结构的空腔轮廓为球形；
[0030]所述受体结构的空腔形状为顶面平滑过渡的圆柱体，在圆柱体靠近顶部的侧壁上开设环形凹槽；
[0031]所述受体结构的空腔形状为椭球形，在椭球形的侧壁上开设环形凹槽，在椭球形顶部开设锥形盲孔；
[0032]所述受体结构的空腔形状为圆柱体，在圆柱体顶部开设两个不同容积的盲孔；
[0033]所述受体结构的空腔形状为锥形盲孔；
[0034]所述受体结构的空腔形状为圆柱体，在圆柱体顶部开设边缘环形凹槽，在圆柱体顶部中开设一个锥形盲孔；
[0035]所述受体结构的空腔形状为二叉树形状；
[0036]所述受体结构的空腔形状为圆柱体，在圆柱体顶部和靠近顶部的侧壁上开设三个不同容积的凹槽；
[0037]所述受体结构的空腔形状为圆柱体。
[0038]本专利技术一实施例中，所述柔性可穿戴设备包括柔性传感器采集电路，包括：
[0039]可变增益放大器，用于对采集的电信号进行共模噪声消除形成初始模拟信号；
[0040]双路放大器，用于对初始模拟信号进行放大后形成单端放大信号；
[0041]低功耗高速放大器，用于对单端放大信号进行信号调理转换至模数转换电路输入量程形成模拟信号源；
[0042]功率运算放大器，用于对模拟信号源进行工频噪声抑制形成模拟信号输入源；
[0043]模数转换电路，对模拟信号输入源进行并行模数转换，在数据封装过程中封装时间戳和通道标识，形成并行封装数据；
[0044]无线收发模块，用于发送并行封装数据。
[0045]本专利技术实施例的全柔性可穿戴智能传感设备和设备构建方法利用导电水凝胶良好的生物相容性、可调节的机械柔韧性、优秀的导电性以及对力、电、化学物质等多种刺激的响应性，实现柔性多元分析监测。通过构建多元响应水凝胶电极，制备高灵敏、多通道的柔性电化学检测传感器，利用水凝胶网络弹性条件与离子迁移性的定量协同关系，设计具有水凝胶匹配弹性金属电极，在保证导电性、高电子迁移率的情况下，调节弹性模量保障器件的柔性舒适，实现电化学信号稳定测量。同时，为适应不同的应用环境，通过调节分子间的化学和物理相互作用合理设计聚合物网络，合理筛选导电掺杂物的种类和掺入方法调节水凝胶材料的力学性能、导电性以及响应性，实现在复杂体系中对电信号、物理信号以及化学信号三大类生理信号多元监测分析和多功能集成领域应用。构建的柔性电子设备，实现了高灵敏度生理电信号、化学成分监测与分析，及能量捕获、生物传感、信本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全柔性可穿戴智能传感设备构建方法，其特征在于，包括：基于水凝胶柔性电极形成柔性传感器阵列；基于所述柔性传感器阵列形成柔性可穿戴设备。2.如权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，还包括：通过柔性可穿戴设备形成不同类型电化学信号的并行采集通道，通过并行采集通道进行生化大数据并行采集，形成运动过程的动作与特征分析。3.如权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述基于水凝胶柔性电极形成柔性传感器阵列，包括：在导电水凝胶中利用高水合离子和低水合离子构建指向皮肤界面的弹性模量梯度，保持水凝胶柔性电极在皮肤汗液浸润时的贴合度；利用霍夫梅斯特离子的差异性在导电水凝胶中构建差异受体，通过差异受体形成柔性电极，通过柔性电极形成水凝胶柔性传感器；通过水凝胶柔性传感器构建柔性传感器阵列；获取霍夫梅斯特序列离子在水凝胶网络中的导电迁移率和对水凝胶机械性能的调节量，形成弹性灵敏—导电灵敏间的协同响应模型，以量化汗液中各组成成分的离子浓度、弹性模量。4.如权利要求3所述的构建方法，其特征在于，所述基于所述柔性传感器阵列形成柔性可穿戴设备，包括：形成调理电路，对传感器采集的单通道模拟信号进行调整转换至模数转换电路的量程范围；形成模数转换电路，对柔性传感器阵列进行并行模数转换，形成并行通道的并行数据流并缓存；形成无线传输链路，对并行数据进行无线封装，无线传输至上位数据分析端，用于运动过程的动作与特征分析。5.如权利要求3所述的构建方法，其特征在于，所述形成运动过程的动作与特征分析，包括：接收并行数据进行数据库存储；根据传感器特征确定对应弹性灵敏—导电灵敏间的协同响应模型的生物电信号特征，对并行数据进行生物电信号特征处理，绘制多通道电学响应波形进行分析过程的图形展示；根据生物电信号特征结合训练过程进行不同动作与特征的维度分析。6.一种全柔性可穿戴智能传感设备，其特征在于，包括：柔性可穿戴设备，用于在柔性载体上配置柔性传感器阵列和柔性传感器采集电路，柔性传感器阵列包括采集不同类型生化信号的水凝胶柔性传感器，水凝胶柔性传感器与体表保持有效贴合，柔性传感器采集电路配合上位电路建立无...
【专利技术属性】
技术研发人员：张家兵，王爽，李明，刘潇，田小林，刘玉杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军总医院第一医学中心，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。