本发明专利技术公开了基于压阻式柔性传感器的三路脉象感知手环及制造方法。本发明专利技术包括传感模块和手环层，传感模块嵌入在手环层端面的中间位置；手环层的一端加工为T字形带尾，手环层的另一端加工为条形带，且条形带中部间隔开设有多个相互平行分布的条形孔，条形孔均平行于T字形带尾的端部，且T字形带尾的端部与条形孔过盈配合；手环层的端面的中间位置加工有用于放置传感模块的矩形凹槽；传感模块主要由传感模块上层和传感模块下层自上而下叠加组成，传感模块上层的锯齿结构分别对应人体的寸、关、尺三路脉象，传感模块下层涂敷的电极层和传感单元用于采集人体脉象信息。本发明专利技术具有良好灵敏性与稳定性，有助于中医脉诊的客观化与规范化。化。化。
【技术实现步骤摘要】
基于压阻式柔性传感器的三路脉象感知手环及制造方法
[0001]本专利技术涉及了感知手环领域的一种三路脉象感知手环及制造方法，尤其涉及基于压阻式柔性传感器的三路脉象感知手环及制造方法。
技术介绍
[0002]桡动脉压力波由三个波组成：一个由主动脉近心端产生的前向波和两个反射波即手部区域和下半身较晚到达的波。上升支末端峰值P1，下半身反射波峰值减去舒张末压P2，P2/P1作为桡动脉增强指数AIr。ΔTDVP为一个心动周期内，P1峰与P2峰的时间差，是作为衡量动脉僵硬度的指标。
[0003]桡动脉压力波波形可以为心血管疾病的诊断和治疗提供有价值的信息，例如动脉硬化、高血压、心律失常、心房颤动等。许多血流动力学参数，如动脉硬化指数、上搏时间、每搏量变化和心输出量可以直接从压力波形中实时计算和估计。随着弹性动脉变硬，脉搏波速度增加，来自下半身的反射波更早返回桡动脉，导致ΔTDVP降低与AIr增加，从而估计动脉僵硬度。
[0004]此外，通过求脉搏波波形在时域上的导数能够精确地分析波形的突然变化和时移，来区分健康者和动脉硬化患者。
[0005]医师通过检查人体脉搏波来评估健康状况的方式具有悠久的历史。其中，中医脉诊是一种通过举、按、寻这三个步骤，在临床上以不同力度按压人体寸、关、尺这三路脉象推断疾病的“进退预后”的方式，其为中医辩证论治诊疗过程中的重要环节。但如今，缺乏将中医脉诊与脉搏检测设备结合的设计，这有助于中医学的现代化、智能化和归一化。将柔性压力传感器嵌入在手腕穿戴式设备中，长期与稳定地获取脉搏波信号，可以为中医脉诊起到重要的辅助作用。
[0006]当前有光学、声学、力学等一系列传感器。其中光学传感器在市场上占有主要份额，压力传感器Pressure Transducer的应用较少。在力学传感器上，有压阻式、压电式、电容式、晶体管式、摩擦电式种种，其中压阻式结构应用广泛、设计简单、灵敏度较高。但其受到聚合物基复合材料的固有粘弹性的影响，传感器普遍有迟滞现象，时间响应较慢；且电学特性受温度影响较大。当前。压阻式压力传感器主要利用覆铜与聚酰亚胺制作，其材料杨氏模量较大，无法满足高柔性的要求，也无法满足紧密贴合人体皮肤的要求。
技术实现思路
[0007]为了满足中医现代化规范化的要求并克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于压阻式柔性传感器的三路脉象感知手环及制造方法。本专利技术通过传感模块上层的锯齿结构分别对应人体的寸、关、尺三路脉象，传感模块下层涂敷的电极层和压阻式柔性传感单元用于采集人体脉象信息。本专利技术具有良好灵敏性与稳定性，有助于中医脉诊的客观化与规范化。
[0008]本专利技术采用的技术方案是：
[0009]一、一种基于压阻式柔性传感器的三路脉象感知手环
[0010]本专利技术包括传感模块和手环层，所述传感模块嵌入在手环层端面的中间位置；所述手环层的一端加工为T字形带尾，所述手环层的另一端加工为条形带，且条形带中部间隔开设有多个相互平行分布的条形孔，所述条形孔均平行于T字形带尾的端部，且T字形带尾的端部与条形孔过盈配合；所述手环层的端面的中间位置加工有用于放置传感模块的矩形凹槽，所述手环层靠近T字形带尾的位置开设有矩形空隙，且矩形空隙垂直于条形孔；所述传感模块主要由传感模块上层和传感模块下层自上而下叠加组成。
[0011]所述传感模块上层的顶端面间隔开设有三个相互平行且大小不同的小型矩形凹槽，且传感模块上层的每个小型矩形凹槽内均加工有上层锯齿结构，所述传感模块上层通过上层锯齿结构与人体的三路脉象接触；
[0012]所述传感模块下层的上表面涂敷有电极层和压阻式柔性传感单元，所述电极层与压阻式柔性传感单元电连接；所述电极层主要包括四组电极组，每组电极组均包括电极线直线型部分和电极线波浪线型部分，且四组电极组的电极线直线型部分分别为第一导线、第二导线、第三导线和第四导线，所述压阻式柔性传感单元主要由第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3并联组成，第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3的一端同时连接到电极层的一组电极组的电极线波浪线型部分后通过电极线连接到电极层的第三导线，第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3的另一端分别通过剩余三组电极组的电极线波浪线型部分分别连接到第一导线、第二导线和第四导线，最终第一导线、第二导线、第三导线和第四导线同时连接到FPC连接端，进而经FPC连接器接入信号采集电路板。
[0013]每个所述上层锯齿结构主要由N个平行于条形孔的锯齿形成，每个锯齿主要由锯齿尖端和锯齿基底自上而下配合组成，且锯齿基底与传感模块上层紧密粘合；三个上层锯齿结构的长度各不相同，且分别对应人体的三个穴位，所述锯齿尖端的两侧面均加工为斜面。
[0014]所述T字形带尾的端部的四个角为圆角。
[0015]所述矩形凹槽底部靠近条形孔处间隔开设有两个用于定位的的圆孔。
[0016]所述压阻式柔性传感单元的等效电阻均呈S形，且制作压阻式柔性传感单元的敏感材料布线为波浪型。
[0017]所述电极层的横向电极设计为波浪形，且电极层的与人体桡动脉朝向相同部分的纵向电极设计成直线形。
[0018]二、感知手环的制造方法
[0019]制造方法具体包括以下步骤：
[0020]1)制造手环层、传感模块上层、传感模块下层、上层锯齿结构、电极层与压阻式柔性传感单元的模具和丝网印刷版；
[0021]2)将各部件对应的原材料分别进行混合配置，所述原材料包括聚二甲基硅氧烷PDMS液体材料、固化剂、石墨烯、纳米银片、硅橡胶、聚苯基甲基硅氧烷、氧化锌和四氢呋喃；然后将配置好的混合溶液分别经离心搅拌后脱泡，再将脱泡后的混合溶液分别刮涂填充进各部件对应的模具或丝网印刷版中，最后加热固化成型，完成手环层、传感模块上层、传感模块下层、上层锯齿结构、电极层与压阻式柔性传感单元的制造；
[0022]3)将传感模块和手环层进行封装，完成感知手环的制造。
[0023]所述手环层、上层锯齿结构和传感模块下层均主要采用硬化聚二甲基硅氧烷PDMS混合材料制成，所述硬化PDMS混合材料主要由聚二甲基硅氧烷PDMS液体材料、混合有10％的硅橡胶基的固化剂和混合有5％的硅橡胶基的纳米二氧化硅粉末以20:2:1的质量比进行混合形成；
[0024]所述传感模块上层主要由聚二甲基硅氧烷PDMS液体材料和固化剂以10:1的质量比进行混合形成；
[0025]所述电极层采用石墨烯GR/银纳米片AgNF/硅橡胶SR纳米复合材料制成，所述石墨烯GR/银纳米片AgNF/硅橡胶SR纳米复合材料主要由硅橡胶、AgNF、石墨烯GR、聚乙烯吡咯烷酮PVP、四氢呋喃以100：66：4：1：100的质量比进行混合形成；
[0026]所述压阻式柔性传感单元采用另一种纳米复合材料制成，所述另一种纳米复合材料主要由硅橡胶SR、发泡剂、石墨烯GR、银纳米片AgNF、ZnO、聚二甲基硅氧烷PPMS以100：5：4：49：3：100的质本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于压阻式柔性传感器的三路脉象感知手环，其特征在于：包括传感模块和手环层，所述传感模块嵌入在手环层端面的中间位置；所述手环层的一端加工为T字形带尾(13)，所述手环层的另一端加工为条形带，且条形带中部间隔开设有多个相互平行分布的条形孔(15)，所述条形孔(15)均平行于T字形带尾(13)的端部，且T字形带尾(13)的端部与条形孔(15)过盈配合；所述手环层的端面的中间位置加工有用于放置传感模块的矩形凹槽(1)，所述手环层靠近T字形带尾(13)的位置开设有矩形空隙(14)，且矩形空隙(14)垂直于条形孔(15)；所述传感模块主要由传感模块上层(3)和传感模块下层(5)自上而下叠加组成。2.根据权利要求1所述的一种基于压阻式柔性传感器的三路脉象感知手环，其特征在于：所述传感模块上层(3)的顶端面间隔开设有三个相互平行且大小不同的小型矩形凹槽，且传感模块上层(3)的每个小型矩形凹槽内均加工有上层锯齿结构(2)，所述传感模块上层(3)通过上层锯齿结构(2)与人体的三路脉象接触；所述传感模块下层(5)的上表面涂敷有电极层(6)和压阻式柔性传感单元(4)，所述电极层(6)与压阻式柔性传感单元(4)电连接；所述电极层(6)主要包括四组电极组，每组电极组均包括电极线直线型部分(18)和电极线波浪线型部分，且四组电极组的电极线直线型部分(18)分别为第一导线、第二导线、第三导线和第四导线，所述压阻式柔性传感单元(4)主要由第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3并联组成，第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3的一端同时连接到电极层(6)的一组电极组的电极线波浪线型部分后通过电极线(19)连接到电极层(6)的第三导线，第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3的另一端分别通过剩余三组电极组的电极线波浪线型部分分别连接到第一导线、第二导线和第四导线，最终第一导线、第二导线、第三导线和第四导线同时连接到FPC连接端，进而经FPC连接器接入信号采集电路板。3.根据权利要求2所述的一种基于压阻式柔性传感器的三路脉象感知手环，其特征在于：每个所述上层锯齿结构(2)主要由N个平行于条形孔(15)的锯齿形成，每个锯齿主要由锯齿尖端(16)和锯齿基底(17)自上而下配合组成，且锯齿基底(17)与传感模块上层(3)紧密粘合；三个上层锯齿结构(2)的长度各不相同，且分别对应人体的三个穴位，所述锯齿尖端(16)的两侧面均加工为斜面。4.根据权利要求1所述的一种基于压阻式柔性传感器的三路脉象感知手环，其特征在于：所述T字形带尾(13)的端部的四个角为圆角。5.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪延成，沈姚启，张志楠，张家玮，沈槟洋，王世航，
申请(专利权)人：东海实验室，
类型：发明
国别省市：
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