一种用于液体速率检测的可穿戴传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于液体速率检测的可穿戴传感器，可穿戴传感器包括：传感器层，包括基底、设置于所述基底一侧表面上的流速传感器以及电解质传感器，所述流速传感器具有悬臂梁结构，悬臂梁结构凸出于所述传感器层一侧的表面外；流道层，流道层与所述传感器层的一侧紧密贴合，所述流速传感器的悬臂梁结构在所述流道层的流道内部；粘附层，粘附层与所述流道层的另一侧紧密贴合。本实用新型专利技术的一种用于液体速率检测的可穿戴传感器能够有效避免电解质浓度对出汗速率检测造成的干扰，并且能够普适性地集成嵌入在基于微流道设计的传感器内，实现对流入微流道内液体速率的实时检测，解决了现有技术中存在的检测准确性问题。了现有技术中存在的检测准确性问题。了现有技术中存在的检测准确性问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于液体速率检测的可穿戴传感器


[0001]本技术涉及传感器
，特别涉及一种用于液体速率检测的可穿戴传感器。

技术介绍

[0002]人在高温环境工作和进行体育运动时，会由于体温调节性出汗导致大量体液流失(脱水)，如不及时进行合理水合补充，工作和运动的耐久性将受损，并伴随着多种生理功能的改变，严重时或长期脱水状态会对人的生命健康造成威胁。随着全球变暖的加剧，热浪(温度上升)使弱势人群处于热相关疾病的高风险中，尤其是病人、儿童、老人、户外劳动者(建筑工人、交通警察)、消防员、士兵、运动员和参加体育运动的人。出汗速率和电解质浓度可以作为水合状态和热应激相关病状况的有效指标。开发可穿戴出汗速率和电解质浓度的传感器，在运动健康、健康管理和医疗诊断领域具有重要的研究和应用意义。
[0003]目前报道的出汗速率传感器大部分基于微流道的柔性微流控器件设计，汗液通过器件与皮肤的接触，流入微流道内部进行出汗速率的检测。基于微流道的柔性微流控器件设计面临几个关键的问题：一是进入微流道内的汗液，其被测量的阻抗/电导值受汗液电解质浓度和汗液体积的同时影响，因此会影响出汗速率检测的准确性；二是目前较长的微流道设计会造成多次使用排汗不方便、流体阻力等影响。因此，出汗速率的准确检测是目前可穿戴传感器面临的关键挑战之一。

技术实现思路

[0004]本技术提供的一种具有仿鱼侧线等生物结构和功能的、用于微流道内液体速率检测的可穿戴传感器。
[0005]具体技术方案如下：一种用于液体速率检测的可穿戴传感器，包括：传感器层，包括基底、设置于所述基底一侧表面上的流速传感器以及电解质传感器，所述流速传感器具有悬臂梁结构，悬臂梁结构凸出于所述传感器层一侧的表面外；流道层，流道层与所述传感器层的一侧紧密贴合，所述流速传感器的悬臂梁结构在所述流道层的流道内部；粘附层，粘附层与所述流道层的另一侧紧密贴合。
[0006]在一些实施例中，所述电解质传感器暴露于所述流道内，所述流道层内设有液体入口以及排液出口，液体入口与流道层的流道连通。
[0007]在一些实施例中，所述粘附层具有液体收集腔，液体收集腔的中心轴线与所述液体入口的中心轴线重合。
[0008]在一些实施例中，所述流速传感器为具有仿鱼侧线的表神经丘悬臂梁结构的弯曲应变传感器，液体流过流速传感器，即引起所述流速传感器的悬臂梁结构发生不同挠度的弯曲应变，弯曲应变的大小与流速大小呈正相关性，所述电解质传感器为插指电极。
[0009]在一些实施例中，流速传感器的插指电极表面区域涂布纳米敏感材料。
[0010]在一些实施例中，纳米敏感材料上涂布绝缘防水材料。
[0011]在一些实施例中，流速传感器的插指电极区域的三边边缘切开且一端翘起，形成悬臂梁结构。
[0012]在一些实施例中，所述流道层与传感器层的传感器一侧通过化学共价交联的方法紧密贴合。
[0013]一种可穿戴传感器的制备方法，包括制备传感器层，传感器层制备包括：S1：在柔性基底上制备出具有流道尺寸的插指电极结构和电极连接线；S2：在流速传感器的插指电极表面区域涂布一层纳米敏感材料，再在纳米敏感材料上涂布一薄层绝缘防水材料，形成弯曲应变挠度传感器；S3：除流速传感器和电解质传感器的插指区域，以及电极连接线区域，其他区域的电极导体表面覆盖一层绝缘层；S4：将流速传感器的插指电极区域切开，撬起插指电极，形成悬臂梁结构。
[0014]在一些实施例中，流道层与传感器层的传感器一侧通过化学共价交联的方法紧密贴合，化学共价交联方法包括：配制3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷水溶液待用，将传感器层1的传感器一侧清理后放入上述水溶液中浸泡，取出后吹干；将流道层与上述处理后的传感器层对齐贴合在一起，并加热处理。
[0015]本技术的技术效果：本技术的一种用于液体速率检测的可穿戴传感器及制备方法该能够有效避免电解质浓度对出汗速率检测造成的干扰，并且能够普适性地集成嵌入在基于微流道设计的传感器内，实现对流入微流道内液体速率的实时检测，解决了现有技术中存在的检测准确性问题。
附图说明
[0016]图1是本技术实施例的可穿戴传感器的结构示意图。
[0017]图2是本技术实施例的鱼侧线示意图。
[0018]图3是根据本技术实施例的传感器层的正面示意图。
[0019]图4是根据本技术实施例的传感器层的反面示意图。
[0020]图5是根据本技术实施例的传感器层的立体示意图。
[0021]图6是根据本技术实施例的可穿戴传感器置于人体皮肤表面上的工作状态示意图。
[0022]图7是根据本技术实施例的流速传感器测试曲线示意图。
具体实施方式
[0023]下面，结合实例对本技术的实质性特点和优势作进一步的说明，但本技术并不局限于所列的实施例。
[0024]如图1至图7所示，本实施例的一种用于液体速率检测的可穿戴传感器，包括传感器层1、流道层21、粘附层31，所述传感器层1包括基底11、设置于所述基底11一侧表面上的流速传感器13以及电解质传感器12，所述流速传感器13具有悬臂梁结构2，悬臂梁结构2凸出于所述传感器层1一侧的表面外。所述流道层21与所述传感器层1的一侧紧密贴合，所述流速传感器13的悬臂梁结构2在所述流道层21的流道24内部。所述粘附层31与所述流道层21的另一侧紧密贴合。上述技术方案中，所述流速传感器13具有自然界生物(包括但不限于鱼侧线、蜘蛛或蝎子听毛)的仿生结构和功能，本实施例的流速传感器具有仿鱼侧线的表神
经丘悬臂梁结构，液体5会先流过电解质传感器12，电解质传感器12即可实时连续地获得流过液体5的电解质浓度变化曲线；液体5再流过流速传感器13，即引起流速传感器13的悬臂梁结构发生不同挠度的弯曲应变，弯曲应变的大小与流速大小呈正相关性，流速传感器13即可实时连续地获得液体5流过时的速率信息。
[0025]本实施例中，所述电解质传感器12暴露于所述流道24内，所述流道层21内设有液体入口22以及排液出口23，液体入口22与流道层21的流道24连通。所述粘附层31具有液体收集腔32，液体收集腔32的中心轴线与所述液体入口22的中心轴线重合。
[0026]下面以本实施例的可穿戴传感器应用于人体汗液检测的场景做进一步说明。
[0027]当检测汗液时，可穿戴传感器通过粘附层31与皮肤4紧密贴合，在运动状态下，汗液从液体收集腔32汇集，经由液体入口22流入流道层21内的流道24，汗液会先流过电解质传感器12，电解质传感器12即可实时连续地获得流过汗液5的电解质浓度变化曲线；汗液5再流过流速传感器13，即引起流速传感器13的悬臂梁结构发生不同挠度的弯曲应变，弯曲应变的大小与流速大小呈正相关性，流速传感器13即可实时连续地获得汗液流过时的速率信息；汗液最后从排液出口23流出。
[0028]由图7可知，流速传感器13的悬臂梁结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于液体速率检测的可穿戴传感器，其特征在于，包括：传感器层，包括基底、设置于所述基底一侧表面上的流速传感器以及电解质传感器，所述流速传感器具有悬臂梁结构，悬臂梁结构凸出于所述传感器层一侧的表面外；流道层，流道层与所述传感器层的一侧紧密贴合，所述流速传感器的悬臂梁结构在所述流道层的流道内部；粘附层，粘附层与所述流道层的另一侧紧密贴合。2.根据权利要求1所述的用于液体速率检测的可穿戴传感器，其特征在于，所述电解质传感器暴露于所述流道内，所述流道层内设有液体入口以及排液出口，液体入口与流道层的流道连通。3.根据权利要求2所述的用于液体速率检测的可穿戴传感器，其特征在于，所述粘附层具有液体收集腔，液体收集腔的中心轴线与所述液体入口的中心轴线重合。4.根据权利要求1所述的用于液体速率检测的可穿戴传感器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周震，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：苏州能斯达电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：