一种柔性电子腕带及其吸盘式导电水凝胶电极集成方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性电子腕带及其吸盘式导电水凝胶电极集成方法，针对目前存在的水下采集可靠性低、采集位置不便捷、穿戴不舒适等问题。本发明专利技术柔性电子腕带的吸盘式导电水凝胶电极在与人体皮肤表面接触采集肌肉电信号时，具有较强的粘附力和良好的导电性能，可显著提高采集信号质量。在水下使用时，特有的吸盘结构依据真空吸附原理与皮肤紧密贴合，避免进水对功能电路和微弱肌电信号的影响，可提高设备的可靠性。并且，导电水凝胶可吸收浸入的水分和人体汗液，加强真空吸附效应，进一步提高防水性能。柔性电子腕带佩戴于人体手腕部位，其保护外壳和功能电路采用柔性材料制造，具有穿戴舒适、采集便捷的优点。采集便捷的优点。采集便捷的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性电子腕带及其吸盘式导电水凝胶电极集成方法


[0001]本专利技术属于生物医电
，具体涉及一种柔性电子腕带及其吸盘式导电水凝胶电极集成方法。

技术介绍

[0002]近年来，肌电信号采集技术在人机交互和生理状态监测等领域发挥着重要作用。利用肌电采集电极采集人体表面的肌肉电信号，分析并提取时域和频域特征，可用于识别人体的动作行为和生理状态指标。随着可穿戴技术的发展，面向手势交互及肌肉疲劳状态监测等应用场景，针对潜水员、游泳运动员等用户群体，发展可在水下舒适穿戴、便捷采集肌电信号的设备具有良好前景和广阔市场。
[0003]经过对现有技术的检索发现，已有申请的肌电信号采集设备相关专利适用于水下场景的设备极少。
[0004]CN106419870A公开了一种面向游泳时的生理信息监测的智能腰环，通过肌电传感器，能监测游泳者的肌肉情况。适用范围广，在户内游泳和户外游泳都能实现监测。但该设备肌电电极直接与皮肤接触，并未对电极进行隔水设计。实际使用时，电极与浸水的皮肤表面会产生较大的信号干扰，难以有效采集肌电信息。同时，肌电采集位置为人体腰部，佩戴不便捷。
[0005]CN209048136U公开了一种贴附式无线多通道超薄型纳米针电极肌电采集装置，对采集模块进行防水处理，避免在采集过程中人体汗渍对采集精度的影响，同时可在水下采集肌电。但其采集装置通过粘结胶层粘附于皮肤表面进行采集，忽略了浸水对于贴附牢固性的影响，无法长时间水下采集。
[0006]CN109998540B公开了一种具有防水性能的便携式生物电信号采集系统，可以实现水下环境中进行生物电信号的长时间采集和存储，可实现多通道的脑电和肌电采集，采集系统轻便安全，具有低功耗的特性和一定耐压性。但由于其设备舱选用材质较硬的工程塑料合金PC+ABS制成，因此设备笨重且佩戴舒适性较低。
[0007]CN215605756U公开了一种智能手环肌电信号采集装置，用户通过设置收缩机构，使得手带进行收缩和放松，随后对手带进行固定，整体结构简单，实现了穿戴方便的目的。通过设置防护机构，使用者在进行运动或者下雨时，不会将内部零件淋湿导致短路。但其防护机构防水能力有限，无法在水下保持较好的防水性能。
[0008]综上，为了提高水下肌电信号采集的可靠性，同时兼顾佩戴的舒适性和便捷性，亟需开发新型的用于水下腕部肌电采集柔性电子腕带。一方面，通过设计集成吸盘式导电水凝胶电极，实现双重保护，有效提高采集电极防水性能，进而实现水下长期稳定的肌电信号采集；另一方面，采用腕部佩戴的柔性外壳及柔性电路设计，提高佩戴舒适性，符合人体使用习惯。

技术实现思路

[0009]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种柔性电子腕带及其吸盘式导电水凝胶电极集成方法，针对目前存在的水下采集可靠性低、采集位置不便捷、穿戴不舒适等问题。本专利技术柔性电子腕带的吸盘式导电水凝胶电极在与人体皮肤表面接触采集肌肉电信号时，具有较强的粘附力和良好的导电性能，可显著提高采集信号质量。在水下使用时，特有的吸盘结构依据真空吸附原理与皮肤紧密贴合，避免进水对功能电路和微弱肌电信号的影响，可提高设备的可靠性。并且，导电水凝胶可吸收浸入的水分和人体汗液，加强真空吸附效应，进一步提高防水性能。柔性电子腕带佩戴于人体手腕部位，其保护外壳和功能电路采用柔性材料制造，具有穿戴舒适、采集便捷的优点。
[0010]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
[0011]一种柔性电子腕带，包括多个吸盘式导电水凝胶电极、功能电路和保护外壳；
[0012]所述功能电路用于肌电信号采集与处理；功能电路放置于保护外壳内部；功能电路的底面设置多个焊盘，所述焊盘数量与吸盘式导电水凝胶电极相同；
[0013]所述吸盘式导电水凝胶电极包括吸盘和固态导电水凝胶；所述吸盘由硅胶材料制成，上半部分为中空圆柱结构，下半部分为梯形回转吸盘结构；所述固态导电水凝胶由液态导电水凝胶固化获得，固态导电水凝胶填充在吸盘中空圆柱结构内；
[0014]所述保护外壳底面布置多个圆形通孔，圆形通孔的数量与吸盘式导电水凝胶电极数量相同；所述吸盘式导电水凝胶电极放置于保护外壳底面，所述吸盘中空圆柱结构以密闭性粘接方式置于通孔中，固态导电水凝胶与焊盘直接接触，由固态导电水凝胶102的粘性粘接；
[0015]所述柔性电子腕带工作时佩戴于人体手腕部位，与人体皮肤表面接触，采集肌电信号。
[0016]优选地，所述固态导电水凝胶采用导电纳米材料掺杂，所述导电纳米材料为纳米金颗粒、纳米银颗粒、纳米金线、纳米银线、碳纳米管中的一种。
[0017]优选地，所述功能电路的基底材料采用柔性材料，所述柔性材料为聚酰亚胺PI或聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。
[0018]优选地，所述保护外壳的材料采用柔性亲肤硅胶材料。
[0019]优选地，所述中空圆柱结构外径小于圆形通孔。
[0020]一种吸盘式导电水凝胶电极的制备方法，包括以下步骤：
[0021]步骤1：准备辅助制备工具：离型纸、套筒、推杆；
[0022]步骤2：将离型纸放置于套筒底部，使用注射器将液态导电水凝胶注入至套筒内部；
[0023]步骤3：将套筒以50℃～100℃温度恒温加热3～5小时，液态导电水凝胶转变为固态导电水凝胶；
[0024]步骤4：将吸盘插入圆形通孔中，采用粘接形式固定在保护外壳底面；
[0025]步骤5：将套筒倒置放置于吸盘内部，揭去离型纸，将推杆放入套筒内部，下压推杆将固态导电水凝胶推至与焊盘紧密接触后上拉套筒，使固态导电水凝胶以过盈配合形式放置于吸盘内部；
[0026]步骤6：重复步骤1
‑
步骤5，直至所有吸盘式导电水凝胶电极安装完毕。
[0027]优选地，所述步骤3中将套筒70℃恒温加热4小时。
[0028]优选地，所述离型纸为光面圆形纸片。
[0029]优选地，所述套筒是由玻璃制成的中空圆筒。
[0030]优选地，所述推杆由玻璃材料制成，上部为圆柱杆，下部为圆形薄片。
[0031]本专利技术的有益效果如下：
[0032]1、水下采集可靠性高。吸盘式导电水凝胶电极与人体皮肤表面接触采集肌肉电信号，其具有较强的粘附力和良好的导电性能，可提高采集信号质量。在水下使用时，特有的吸盘结构依据真空吸附原理与皮肤紧密贴合，避免进水对功能电路和微弱肌电信号的影响，可提高设备的可靠性。同时，导电水凝胶可吸收浸入的水分，进一步提高防水性能。
[0033]2、佩戴舒适便捷。柔性电子腕带佩戴于人体手腕部位，其保护外壳和功能电路采用柔性材料制造，进而提高佩戴的舒适性，符合人体使用习惯。
附图说明
[0034]图1为本专利技术柔性电子腕带的结构立体示意图。
[0035]图2为本专利技术吸盘式导电水凝胶电极集成步骤示意图。
[0036]图3为本专利技术吸盘式导电水凝胶电极防水工作原理示意图。
[0037]图4为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性电子腕带，其特征在于，包括多个吸盘式导电水凝胶电极、功能电路和保护外壳；所述功能电路用于肌电信号采集与处理；功能电路放置于保护外壳内部；功能电路的底面设置多个焊盘，所述焊盘数量与吸盘式导电水凝胶电极相同；所述吸盘式导电水凝胶电极包括吸盘和固态导电水凝胶；所述吸盘由硅胶材料制成，上半部分为中空圆柱结构，下半部分为梯形回转吸盘结构；所述固态导电水凝胶由液态导电水凝胶固化获得，固态导电水凝胶填充在吸盘中空圆柱结构内；所述保护外壳底面布置多个圆形通孔，圆形通孔的数量与吸盘式导电水凝胶电极数量相同；所述吸盘式导电水凝胶电极放置于保护外壳底面，所述吸盘中空圆柱结构以密闭性粘接方式置于通孔中，固态导电水凝胶与焊盘直接接触，由固态导电水凝胶102的粘性粘接；所述柔性电子腕带工作时佩戴于人体手腕部位，与人体皮肤表面接触，采集肌电信号。2.根据权利要求1所述的一种柔性电子腕带，其特征在于，所述固态导电水凝胶采用导电纳米材料掺杂，所述导电纳米材料为纳米金颗粒、纳米银颗粒、纳米金线、纳米银线、碳纳米管中的一种。3.根据权利要求1所述的一种柔性电子腕带，其特征在于，所述功能电路的基底材料采用柔性材料，所述柔性材料为聚酰亚胺PI或聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。4.根据权利要求1所述的一种柔性电子腕带，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉博文，梁泽凯，王腾蛟，王炫棋，郭珺，陶凯，常洪龙，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：