一种集成式智能腰带及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种集成式智能腰带及其制备方法，智能腰带包括腰带本体以及分别内置于腰带本体腹部、背部以及左右两侧的多维柔性传感器，用以分别将受到的压力、拉力以及摩擦力信号转换为电学信号，以便对佩戴者的腰围、生命体征、体动以及身体摩擦信号进行监测。与现有技术相比，本发明专利技术具有增强信号检测、集成式、多功能性、成本低、重量轻、自供能等优点。自供能等优点。自供能等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种集成式智能腰带及其制备方法


[0001]本专利技术涉及传感
，尤其是涉及一种集成式智能腰带及其制备方法。

技术介绍

[0002]大健康产业的迅速发展正在转变医疗产业的发展模式，即从现有的单一救治模式转变为“防
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治
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养”一体化防治模式，通过对生命实施全程的监护，达到个体健康的目的。大健康产业的根本是预防各类疾病或者规避慢性病的发生，这就对各类智能健康监测产品提出了迫切的需求。目前，智能可穿戴设备的出现使实时健康监测成为可能性，可穿戴设备能接收到的生物信号主要包括锻炼、睡眠以及饮食等数据，同时还能监测运动距离、卡路里、脂肪等，并同步更新到手机上，通过佩戴于用户的不同身体部位，可穿戴设备的主流产品形态主要包括智能手环、智能手表、智能眼镜等。
[0003]此外，除了以上这些主流的形态，智能腰带的研究设计一直是热点，三星自家创意实验室C
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Lab曾推出一款智能腰带，通过在腰带中内置磁性传感器以及计步器，可以实现腰围、运动量和食物摄取量的监测，同时还能将所有的信息整合到一起，分析用户的健康问题。但是，目前的智能可穿戴健康监测产品大都需要定期充电以满足内置传感器的功能需求，并且它们的主要面向人群集中于年轻人，功能普遍过于单一，无法监测包括呼吸、脉搏等在内的关键生命体征信号，而这些信号对康复病人、慢性病患者以及老年人的疾病诊断及护理具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种集成式智能腰带及其制备方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种集成式智能腰带，包括腰带本体以及分别内置于腰带本体腹部、背部以及左右两侧的多维柔性传感器，用以分别将受到的压力、拉力以及摩擦力信号转换为电学信号，以便对佩戴者的腰围、生命体征、体动以及身体摩擦信号进行监测。
[0007]所述的多维柔性传感器由多维柔性压电传感膜通过疏水聚合物进行原位封装后成型。
[0008]所述的多维柔性压电传感膜为具有周期性孔洞微结构的压电驻极体薄膜，并且在压电驻极体薄膜上下表面形成由孔洞微结构构成的条状微突起，用以增强感知佩戴者对腰带本体的压力、拉力以及摩擦力。
[0009]所述的多维柔性压电传感膜分别依次由屏蔽电极层、第一热塑性驻极体聚合物层、第二热塑性驻极体聚合物层以及信号电极层构成，所述的屏蔽电极层通过屏蔽电极引线接地，所述的信号电极层通过信号电极引线将电学信号引出。
[0010]所述的第一热塑性驻极体聚合物层与第二热塑性驻极体聚合物层之间依次周期性等间距地设置孔洞微结构，并且在孔洞微结构中注有空间电荷。
[0011]所述的孔洞微结构在横截面上的形状包括圆弧形和折线形。
[0012]所述的屏蔽电极层的面积略大于信号电极层的面积，用以屏蔽外界噪声信号。
[0013]所述的多维柔性传感器具体包括内置于腹部的多维柔性传感器、内置于腰围右侧的多维柔性传感器、内置于背部的多维柔性传感器以及内置于腰围左侧的多维柔性传感器。
[0014]所述的内置于腹部的多维柔性传感器用以监测呼吸、心率、心音以及肺音，所述的内置于背部的多维柔性传感器用以监测体动以及人体摩擦信号，所述的内置于腰围右侧的多维柔性传感器和内置于腰围左侧的多维柔性传感器呈长条形，用以监测佩戴者腰围的变化。
[0015]一种集成式智能腰带的制备方法，包括以下步骤：
[0016]1)将热塑性驻极体聚合物材料通过流延、压印、浇注、粘合工艺制成具有压缩和拉伸特性的有序微结构多孔薄膜，并且薄膜表面具有突起微结构；
[0017]2)在薄膜上下表面分别涂覆金属电极，分别形成屏蔽电极层和信号电极层；
[0018]3)利用接触法极化、离子注入、软X射线极化方式向有序微结构多孔薄膜注入空间电荷，形成压电驻极体薄膜；
[0019]4)从屏蔽电极层和信号电极层表面分别引出屏蔽电极引线和信号电极引线；
[0020]5)选取一种疏水聚合物对压电驻极体薄膜进行原位封装，使封装后得到的多维柔性传感器能够耐潮湿、耐腐蚀；
[0021]6)将多维柔性传感器分别植入腰带本体的腹部、背部、腰部左侧以及腰部右侧，制成同时监测呼吸、心率、心音、肺音、腰围、体动以及人体摩擦信号的智能腰带。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0023]1、本专利技术设计的多维柔性传感器表面具有突起微孔阵列结构，在受到切向摩擦力时，孔洞突起微结构易发生压缩变形，造成内部偶极子密度减小，进而使得电极上的补偿电荷减少，从而在外部电路中检测到电学信号，切向摩擦力越大，孔洞突起微结构变形越明显，检测到的电学信号会更大，因此，通过检测切向摩擦力引起的微振动可以准确获取切向摩擦信号。
[0024]2、本专利技术获得的智能腰带具有集成式与多功能性的特点，可以同时监测多种体征信号，有利于人体生命体态特征数据化，为疾病的诊断及护理提供依据，为智慧医疗提供一种监测途径。
[0025]3、以本专利技术的腰带制备方法生产的智能腰带成本低、重量轻，并且自供能。
[0026]4、智能腰带适用范围广，可用于康复病人、慢性病患者，老年人以及日常的健康监测等，为用户带来全新的健康体验。
附图说明
[0027]图1为第一类多维柔性压电传感膜的横截面结构示意图。
[0028]图2为第二类多维柔性压电传感膜的横截面结构示意图。
[0029]图3为第一类多维柔性压电传感膜的一种结构实物图。
[0030]图4为本专利技术的智能腰带的结构示意图。
[0031]图中标记说明：
[0032]1、屏蔽电极层，2、第一热塑性驻极体聚合物层，3、第二热塑性驻极体聚合物层，4、信号电极层，5、屏蔽电极引线，6、信号电极引线，7、空间电荷，8、腰带本体，9、内置于腹部的多维柔性传感器，10、内置于腰围右侧的多维柔性传感器，11、内置于背部的多维柔性传感器，12、内置于腰围左侧的多维柔性传感器。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0034]本专利技术提供一种面向更广泛人群的集成式自供能智能腰带，该智能腰带嵌设有多个多维柔性传感器，多维柔性传感器分别内置于腰带腹部、腰围左侧、腰围右侧以及背部，可以同时监测呼吸、心率、心音、肺音、腰围、体动以及人体摩擦信号。
[0035]其中，多维柔性传感器由多维柔性压电传感膜通过封装成型，如图3所示，多维柔性压电传感膜为具有周期性孔洞微结构的压电驻极体薄膜，兼具压缩和拉伸特性，可以分别将压力、拉力以及摩擦力信号转换为电学信号，将其集成到腰带的不同位置，能够有效监测佩戴用户的各类生命体征、体动以及身体摩擦信号。在监测腰围时，通过将两个长条形的多维柔性传感器内置于腰带腰部两侧，在感受到腰带张力的变化时，薄膜长度方向发生变形，通过测量输出电学信号的变化情况计算腰围的变化，有助于健身人士本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成式智能腰带，其特征在于，包括腰带本体(8)以及分别内置于腰带本体(8)腹部、背部以及左右两侧的多维柔性传感器，用以分别将受到的压力、拉力以及摩擦力信号转换为电学信号，以便对佩戴者的腰围、生命体征、体动以及身体摩擦信号进行监测。2.根据权利要求1所述的一种集成式智能腰带，其特征在于，所述的多维柔性传感器由多维柔性压电传感膜通过疏水聚合物进行原位封装后成型。3.根据权利要求2所述的一种集成式智能腰带，其特征在于，所述的多维柔性压电传感膜为具有周期性孔洞微结构的压电驻极体薄膜，并且在压电驻极体薄膜上下表面形成由孔洞微结构构成的条状微突起，用以增强感知佩戴者对腰带本体(8)的压力、拉力以及摩擦力。4.根据权利要求3所述的一种集成式智能腰带，其特征在于，所述的多维柔性压电传感膜分别依次由屏蔽电极层(1)、第一热塑性驻极体聚合物层(2)、第二热塑性驻极体聚合物层(3)以及信号电极层(4)构成，所述的屏蔽电极层(4)通过屏蔽电极引线(5)接地，所述的信号电极层(4)通过信号电极引线(6)将电学信号引出。5.根据权利要求4所述的一种集成式智能腰带，其特征在于，所述的第一热塑性驻极体聚合物层(2)与第二热塑性驻极体聚合物层(3)之间依次周期性等间距地设置孔洞微结构，并且在孔洞微结构中注有空间电荷(7)。6.根据权利要求5所述的一种集成式智能腰带，其特征在于，所述的孔洞微结构在横截面上的形状包括圆弧形和折线形。7.根据权利要求5所述的一种集成式智能腰带，其特征在于，所述的屏蔽电极层(1)的面积略大于信号电极层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓青，马星晨，戴瑛，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：