一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及移動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器領(lǐng)域，公開了一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，包括織物物件；支撐層；敏感材料層；電極層，其包括至少兩條從敏感材料層或其表面引出的電極；及保護(hù)層；其中，敏感材料層由三維孔狀納米敏感材料構(gòu)成，保護(hù)層與支撐層由柔性高分子聚合物構(gòu)成且具有生物相容性，保護(hù)層與支撐層共同包裹敏感材料層，本發(fā)明還公開了一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的制備方法及基于所述傳感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明的傳感器輕薄柔軟，可以被加工成多種形狀，可穿戴、貼附在足底，采集腳部運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)，有效監(jiān)測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)。
【專利說(shuō)明】一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器及其制備方法，并涉及一種基于所述檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，健康問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。運(yùn)動(dòng)鍛煉成為了人們保持身體健康的一個(gè)主要途徑，規(guī)律、合理的運(yùn)動(dòng)對(duì)于保持身體健康有著非常重要的意義。然而如何在運(yùn)動(dòng)時(shí)根據(jù)個(gè)人身體狀況及時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，如何合理地在最佳范圍內(nèi)控制運(yùn)動(dòng)量是運(yùn)動(dòng)鍛煉中存在的一個(gè)問(wèn)題。條件允許的情況下，可以去健身房在運(yùn)動(dòng)教練的指導(dǎo)和監(jiān)督下進(jìn)行鍛煉，教練的職責(zé)就相當(dāng)于監(jiān)測(cè)參與健身的人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程并予以反饋，但是不管從經(jīng)濟(jì)上，還是地理?xiàng)l件上講，不是每個(gè)人都可以去到健身房運(yùn)動(dòng)，并且存在一部分人只熱衷于戶外運(yùn)動(dòng)。那么在沒(méi)有健身教練監(jiān)測(cè)下，運(yùn)動(dòng)量過(guò)大可能會(huì)造成運(yùn)動(dòng)者的肌肉拉傷等對(duì)健康產(chǎn)生的不利影響，而運(yùn)動(dòng)量過(guò)小則又達(dá)不到鍛煉的效果，所以運(yùn)動(dòng)過(guò)程需要監(jiān)測(cè)并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整運(yùn)動(dòng)時(shí)間、強(qiáng)度及頻率才能達(dá)到健康鍛煉的目的。
[0003]然而，現(xiàn)有的人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)手段并不多，諸如錄像分析，通過(guò)視頻攝像機(jī)信號(hào)的適當(dāng)處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)量計(jì)數(shù)，但該過(guò)程需要非常復(fù)雜的背景分離算法和高速的數(shù)據(jù)采集，因而成本較高；還有其他如通過(guò)探測(cè)人體腰部和臀部運(yùn)動(dòng)的接觸式計(jì)步器，該設(shè)備需要時(shí)刻掛在腰上，這在運(yùn)動(dòng)中并不方便；另外其他如紅外裝置以及專用于運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的器械等價(jià)格比較昂貴，且設(shè)備體積龐大不便攜帶。因此，開發(fā)一款既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又方便監(jiān)測(cè)的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，以及為運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)提供一種新監(jiān)測(cè)方法顯得尤為重要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的是:提供一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，將柔性壓力傳感器集成在足底施與壓力的織物上，采集腳部運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)，有效監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。
[0005]為了解決【背景技術(shù)】中的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，包括織物物件；支撐層，其形成于所述織物物件上受到腳部壓力的區(qū)域內(nèi)；敏感材料層，其形成于所述支撐層的上表面；電極層，包括至少兩條從敏感材料層或敏感材料層的表面引出的電極；及保護(hù)層，其形成于所述敏感材料層的上表面或敏感材料層上表面及電極層位于敏感材料層上表面的部分；其中,所述敏感材料層由三維孔狀納米敏感材料構(gòu)成，所述保護(hù)層與支撐層由柔性高分子聚合物構(gòu)成且具有生物相容性，所述保護(hù)層與支撐層共同包裹所述敏感材料層。
[0006]所述敏感材料層的三維孔狀納米敏感材料的孔大小為0.2-20 μ m,且孔與孔之間的間隙為10-200 μ m，所述敏感材料層由以下步驟制備得到:S1、碳材料和可揮發(fā)溶劑按質(zhì)量比為1:1?1:3混合后進(jìn)行超聲處理30?60min，得漿液狀混合物；S2、在漿液狀混合物中加入與碳材料質(zhì)量比為1:1?1:10的柔性高分子聚合物，攪拌后得粘稠狀混合物；S3、將粘稠狀混合物涂覆在支撐層上，然后在70?80°C下加熱固化，從而制得所述敏感材料層。
[0007]所述電極探出敏感材料層的一端不與所述支撐層和保護(hù)層接觸，或者，所述電極探出敏感材料層的一端連接無(wú)線發(fā)射裝置且所述電極與無(wú)線發(fā)射裝置都被所述支撐層和保護(hù)層共同包裹。
[0008]所述支撐層優(yōu)選為厚度范圍為10-500 μ m的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜，或者支撐層的柔性高分子聚合物為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺、聚乙烯中的任意一種；所述保護(hù)層優(yōu)選為厚度范圍為5-ΙΟΟμπι的PDMS薄膜，或者為厚度范圍為5-100 μ m的聚乙烯(PE)薄膜或乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜；所述電極優(yōu)選為導(dǎo)電無(wú)紡布、銅箔或漆包線。
[0009]本發(fā)明還提供了一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的制備方法，包括以下步驟:S1、在織物物件受到腳部壓力的區(qū)域涂一層柔性高分子聚合物形成柔性薄膜，即為支撐層；S2、在所述支撐層上涂一層三維孔狀納米敏感材料，得到敏感材料層；S3、引出至少兩條電極，所述電極的一端接觸所述敏感材料層，另一端探出所述敏感材料層；S4、在所述敏感材料層表面涂一層柔性高分子聚合物形成柔性薄膜，即保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋所述敏感材料層并與所述支撐層共同包裹所述敏感材料層。
[0010]步驟SI中的支撐層優(yōu)選為厚度為10-500μπι的PDMS薄膜，或者支撐層的柔性高分子聚合物為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺、聚乙烯中的任意一種；步驟S4中的保護(hù)層優(yōu)選為厚度范圍為5-100 μ m的PDMS薄膜，或者為厚度范圍為5-100 μ m的PE薄膜或乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜。
[0011]步驟S3中電極的材料包括導(dǎo)電無(wú)紡布、銅箔或漆包線，所述電極的材質(zhì)還可以是金、鉬、鎳、銀、銦、碳納米管、石墨烯或銀納米線中的一種或多種組合；電極的引出方式為粘貼、印刷或物理切割。
[0012]本發(fā)明還提供了一種基于所述檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括以下模塊:
[0013]信號(hào)采集模塊，其包括如上所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，用于采集人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中足底壓力變化信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將信號(hào)采集模塊采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理模塊，用于處理模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊得到的數(shù)字信號(hào)，得出監(jiān)測(cè)分析結(jié)果；顯示模塊，其包括顯示屏，用于顯示所述信號(hào)處理模塊輸出的監(jiān)測(cè)分析結(jié)果。
[0014]所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括無(wú)線通信模塊，其用于實(shí)現(xiàn)所述信號(hào)處理模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間信號(hào)的傳輸交互，或同時(shí)用于實(shí)現(xiàn)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)采集模塊之間信號(hào)的傳輸交互。
[0015]所述信號(hào)處理模塊與顯示模塊合成軟件并載入客戶端，所述信號(hào)處理模塊還具有導(dǎo)出所述監(jiān)測(cè)分析結(jié)果的功能。
[0016]本發(fā)明的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的原理是①采用三維孔狀納米材料制備傳感器的敏感層，因氣-固兩相的存在而呈現(xiàn)類似螞蟻窩的三維孔狀結(jié)構(gòu)，可以靈敏地檢測(cè)到腳部的壓力信號(hào)織物物件為由細(xì)小柔長(zhǎng)物通過(guò)交叉，繞結(jié)或粘結(jié)構(gòu)成的平軟片塊物件，支撐層和保護(hù)層都具有生物相容性，使支撐層可以較好地貼合在織物物件上，保護(hù)層接觸皮膚的情況下不產(chǎn)生副作用；③支撐層和保護(hù)層都采用柔性高分子聚合物，并且對(duì)敏感層進(jìn)行保護(hù)性包裹，使敏感層在隨著織物洗滌時(shí)候防水而不受到破壞；④柔性傳感器的保護(hù)層具有生物相容性，可以貼附在腳底皮膚上；⑤所述傳感器的支撐層面積最小為0.1mm2，所述傳感器在織物物件上凸起的厚度最小為10 μ m，所述織物物件穿戴在腳上不會(huì)產(chǎn)生不利于運(yùn)動(dòng)的感受。
[0017]本發(fā)明的基于所述檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理是①在腳部接觸織物并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，柔性傳感器可以檢測(cè)足底的壓力信號(hào)并通過(guò)傳感器以電信號(hào)的形式輸出電信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊后變成數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理模塊處理后，在顯示模塊上顯示運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)分析結(jié)果，如運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、距離和頻率等；④信號(hào)處理模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間，或模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)采集模塊之間通過(guò)無(wú)線通信模塊或者有線方式連接傳輸信號(hào)；⑤若模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)采集模塊之間通過(guò)無(wú)線通信模塊進(jìn)行信號(hào)傳輸，則柔性傳感器的電極不接觸敏感層的一端連接無(wú)線發(fā)射器，且所述無(wú)線發(fā)射器一同被包裹在支撐層和保護(hù)層中間若模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)采集模塊之間通過(guò)有線方式連接進(jìn)行信號(hào)傳輸，則所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與傳感器一同集成在織物上。
[0018]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:①本發(fā)明中柔性壓力傳感器體積微小，集成在可穿戴的織物物件上，如襪子、鞋墊織物或鞋子內(nèi)底部，使用方便且為大眾所能接受，不影響正常運(yùn)動(dòng)；②傳感器的敏感材料由柔性高分子聚合物包裹，防水抗擠壓該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輕巧易帶、實(shí)時(shí)性好，能在運(yùn)動(dòng)者本體感受尚未消失的情況下，及時(shí)客觀地反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和顯示分析結(jié)果。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0019]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器附著在襪子上的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器附著在鞋墊上的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器附著在鞋子內(nèi)底部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于所述檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器不接無(wú)線發(fā)射器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0025]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于所述檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器接無(wú)線發(fā)射器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
[0026]圖中附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)為:1-保護(hù)層，2-電極，3-敏感材料層，4-支撐層，5-織物物件，51-襪子，52-鞋墊，53-鞋子內(nèi)底面，6-柔性傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]實(shí)施例一:
[0029]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器附著在襪子上的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1為圖2中柔性傳感器6的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖中可以清楚看到，本發(fā)明的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器包括:織物物件5 ;支撐層4，其形成于所述織物物件5上受到腳部壓力的區(qū)域內(nèi)；敏感材料層3，其形成于所述支撐層4的上表面；電極層，包括兩條從敏感材料層3或敏感材料層3的表面引出的電極2 ;及保護(hù)層I，其形成于所述敏感材料層3的上表面或敏感材料層3上表面及電極層位于敏感材料層3上表面的部分；其中，所述敏感材料層3由三維孔狀納米敏感材料構(gòu)成，所述保護(hù)層I與支撐層4由柔性高分子聚合物構(gòu)成且具有生物相容性，所述保護(hù)層I與支撐層4共同包裹所述敏感材料層3。
[0030]其中，所述織物物件5為襪子，支撐層4形成于襪子穿在腳上時(shí)受到腳部壓力的區(qū)域內(nèi)。
[0031]優(yōu)選地，所述敏感材料層3的三維孔狀納米敏感材料的孔大小為0.2-20 μ m，且孔與孔之間的間隙為10-200 μ m，所述敏感材料層3由以下步驟制備得到:S1、還原氧化石墨烯和乙醇按質(zhì)量比為1:1?1:3混合后進(jìn)行超聲處理30?60min，得漿液狀混合物；S2、在漿液狀混合物中加入與還原氧化石墨烯質(zhì)量比為1:1?1:10的PDMS，攪拌后得粘稠狀混合物；S3、將粘桐狀混合物涂覆在支撐層4上,然后在70?80 C下加熱固化，從而制得所述敏感材料層3。
[0032]所述電極2探出敏感材料層3的一端不與所述支撐層4和保護(hù)層I接觸，將電極2探出敏感材料層3的一端引到襪子臂上，并連接到裝有信號(hào)處理單元、無(wú)線發(fā)射器等電子元件的柔性電路板上。
[0033]所述支撐層4為厚度為80 μ m的PDMS薄膜；所述保護(hù)層I為厚度為40 μ m的PDMS薄膜；所述電極2包括銀納米線。支撐層4的柔性高分子聚合物或者可以為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；所述保護(hù)層I的柔性高分子聚合物或者可以為聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物；電極2或者可以為碳納米管。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的制備方法，包括以下步驟:
[0035]S1、在織物物件受到腳部壓力的區(qū)域勻涂一層柔性高分子聚合物形成柔性薄膜，即為支撐層；
[0036]S2、在所述支撐層上勻涂一層三維孔狀納米敏感材料，得到敏感材料層；
[0037]S3、引出兩條電極，所述電極的一端接觸所述敏感材料層，另一端探出所述敏感材料層；
[0038]S4、在所述敏感材料層表面勻涂一層柔性高分子聚合物，形成覆蓋所述敏感材料層并與所述支撐層共同包裹所述敏感材料層的保護(hù)層。
[0039]具體地，步驟SI中先將襪子受壓力的指定區(qū)域進(jìn)行表面清潔處理，在清潔區(qū)域均勻刷涂或旋涂一層厚度為80 μ m的PDMS薄膜，此薄膜面積為300mm2而小于清潔區(qū)域的面積，并加熱固化一段時(shí)間，使支撐層和襪子融為一體。
[0040]具體地，步驟S2中取適量的粘稠狀液體敏感材料均勻旋涂一層厚度為60 μ m在上述支撐層的中心區(qū)域，此敏感材料層面積為150mm2，并加熱固化一段時(shí)間使敏感材料層聚合，和支撐層融為一體。
[0041]步驟S3中電極的材料包括銀納米線，其厚度優(yōu)選為15 μ m，寬度優(yōu)選為1.5mm;電極的引出方式為印刷。電極的材料或者可以為碳納米管。
[0042]具體地，步驟S4中在有電極的敏感層表面整體覆蓋一層厚度為40 μ m的PDMS薄膜作為保護(hù)層，加熱固化使保護(hù)層、電極層、敏感層、支撐層和襪子融為一個(gè)整體。
[0043]支撐層4的柔性高分子聚合物或者也可以為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；所述保護(hù)層I的柔性高分子聚合物或者為聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物。
[0044]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于所述檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖5所示，包括以下模塊:
[0045]信號(hào)采集模塊，其包括如上所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，用于采集人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中足底壓力變化信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將信號(hào)采集模塊采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理模塊，用于處理模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊得到的數(shù)字信號(hào)，得出監(jiān)測(cè)分析結(jié)果；顯示模塊，其包括顯示屏，用于顯示所述信號(hào)處理模塊輸出的監(jiān)測(cè)分析結(jié)果。
[0046]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)放大、濾波、調(diào)制后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，提高輸出信號(hào)的信噪比，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)以無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到信號(hào)處理模塊。
[0047]所述信號(hào)采集模塊通過(guò)引出電極連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，即所述信號(hào)采集模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊是通過(guò)有線方式連接；所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括無(wú)線通信模塊，其用于實(shí)現(xiàn)所述信號(hào)處理模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間信號(hào)的傳輸交互。無(wú)線通信模塊的傳輸技術(shù)優(yōu)選藍(lán)牙無(wú)線傳輸，無(wú)線通信模塊的傳輸技術(shù)還可以米用GPRS (General Packet Rad1 Service,通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù))、GSM(Global System of Mobile communicat1n,全球移動(dòng)通訊系統(tǒng))、WLAN (Wireless Local Area Networks,無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò))、CDMA (Code Divis1nMultiple Access)、TDMA (Time Divis1n Multiple Access,時(shí)分多址)、NFC (Near FieldCommunicat1n,近場(chǎng)通信)、W1-Fi (Wireless-Fidelity,無(wú)線保真)、紅外無(wú)線技術(shù)、電視通信網(wǎng)絡(luò)或其他遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)。
[0048]所述顯示模塊用于顯示運(yùn)算分析處理后的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)信息及系統(tǒng)工作狀態(tài)，如運(yùn)動(dòng)的距離、時(shí)間、鍛煉練習(xí)次數(shù)和頻率等。
[0049]所述信號(hào)處理模塊與顯示模塊合成軟件并載入客戶端，為防止監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的丟失，所述信號(hào)處理模塊還具有導(dǎo)出所述監(jiān)測(cè)分析結(jié)果數(shù)據(jù)的功能。所述客戶端包括智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、多功能液晶顯示腕表及示波器等。
[0050]實(shí)施例二:
[0051]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器附著在鞋墊上的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1為圖3中柔性傳感器6的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖中可以清楚看到，本發(fā)明的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器包括:織物物件5 ;支撐層4，其形成于所述織物物件5上受到腳部壓力的區(qū)域內(nèi)；敏感材料層3，其形成于所述支撐層4的上表面；電極層，包括兩條從敏感材料層3或敏感材料層3的表面引出的電極2 ;及保護(hù)層I，其形成于所述敏感材料層3的上表面或敏感材料層3上表面及電極層位于敏感材料層3上表面的部分；其中，所述敏感材料層3由三維孔狀納米敏感材料構(gòu)成，所述保護(hù)層I與支撐層4由柔性高分子聚合物構(gòu)成且具有生物相容性，所述保護(hù)層I與支撐層4共同包裹所述敏感材料層3。
[0052]其中，所述織物物件5為鞋墊，支撐層4形成于鞋墊墊在腳下時(shí)受到腳部壓力的區(qū)域內(nèi)。
[0053]優(yōu)選地，所述敏感材料層3的三維孔狀納米敏感材料的孔大小為0.2-20 μ m,且孔與孔之間的間隙為10-200 μ m，所述敏感材料層3由以下步驟制備得到:S1、石墨烯和丙酮按質(zhì)量比為1:1?1:3混合后進(jìn)行超聲處理30?60min，得漿液狀混合物；S2、在漿液狀混合物中加入與石墨烯質(zhì)量比為1:1?1:10的聚二甲基硅氧烷，攪拌后得粘稠狀混合物；S3、將粘稠狀混合物涂覆在支撐層4上，然后在70?80°C下加熱固化，從而制得所述敏感材料層3。
[0054]所述電極2探出敏感材料層3的一端連接無(wú)線發(fā)射器，所述電極2和無(wú)線發(fā)射器都被所述支撐層4和保護(hù)層I共同包裹。
[0055]所述支撐層4為厚度范圍為20μπι的PDMS薄膜；所述保護(hù)層I為厚度范圍為10 μ m的PE薄膜；所述電極2包括銅箔。支撐層4的柔性高分子聚合物或者為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；所述保護(hù)層I的柔性高分子聚合物或者為聚二甲基硅氧烷或乙烯-醋酸乙烯共聚物；所述電極2或者可以包括導(dǎo)電無(wú)紡布或漆包線。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的制備方法，包括以下步驟:
[0057]S1、在織物物件受到腳部壓力的區(qū)域勻涂一層柔性高分子聚合物形成柔性薄膜，即為支撐層；
[0058]S2、在所述支撐層上勻涂一層三維孔狀納米敏感材料，得到敏感材料層；
[0059]S3、引出兩條電極，所述電極的一端接觸所述敏感材料層，另一端連接無(wú)線發(fā)射器；
[0060]S4、在所述敏感材料層表面勻涂一層柔性高分子聚合物，形成覆蓋所述敏感材料層并與所述支撐層共同包裹所述敏感材料層的保護(hù)層。
[0061]具體地，步驟SI中先將鞋墊受壓力的指定區(qū)域進(jìn)行表面清潔處理，在清潔區(qū)域均勻刷涂或旋涂一層厚度為20 μ m的PDMS薄膜，此薄膜面積為400mm2而小于清潔區(qū)域的面積，并加熱固化一段時(shí)間，使支撐層和鞋墊融為一體。
[0062]具體地，步驟S2中取適量的粘稠狀液體敏感材料均勻旋涂一層厚度為80 μ m在上述支撐層的中心區(qū)域，此敏感材料層面積為200mm2，并加熱固化一段時(shí)間使敏感材料層聚合，和支撐層融為一體。
[0063]步驟S3中電極的材料包括銅箔，其厚度優(yōu)選10 μ m,寬度1.5mm ；電極的引出方式為粘貼。。
[0064]具體地，步驟S4中在有電極的敏感層表面整體覆蓋一層厚度為10 μ m的PE薄膜作為保護(hù)層，加熱固化使保護(hù)層、電極層、敏感層、支撐層和鞋墊融為一個(gè)整體。
[0065]支撐層4的柔性高分子聚合物或者為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；所述保護(hù)層I的柔性高分子聚合物或者為聚二甲基硅氧烷或乙烯-醋酸乙烯共聚物。
[0066]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于所述檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖6所示，包括以下模塊:
[0067]信號(hào)采集模塊，其包括如上所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，用于采集人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中足底壓力變化信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將信號(hào)采集模塊采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理模塊，用于處理模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊得到的數(shù)字信號(hào)，得出監(jiān)測(cè)分析結(jié)果；顯示模塊，其包括顯示屏，用于顯示所述信號(hào)處理模塊輸出的監(jiān)測(cè)分析結(jié)果。
[0068]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)放大、濾波、調(diào)制后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，提高輸出信號(hào)的信噪比，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)以無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到信號(hào)處理模塊。
[0069]所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括無(wú)線通信模塊，其用于實(shí)現(xiàn)所述信號(hào)處理模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間信號(hào)的傳輸交互，及同時(shí)用于實(shí)現(xiàn)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)采集模塊之間信號(hào)的傳輸交互。無(wú)線通信模塊的傳輸技術(shù)優(yōu)選藍(lán)牙無(wú)線傳輸，無(wú)線通信模塊的傳輸技術(shù)還可以采用GPRS、GSM、WLAN、CDMA, TDMA, NFC、Wi_F1、紅外無(wú)線技術(shù)、電視通信網(wǎng)絡(luò)或其他遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)。
[0070]所述顯示模塊用于顯示運(yùn)算分析處理后的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)信息及系統(tǒng)工作狀態(tài)，如運(yùn)動(dòng)的距離、時(shí)間、鍛煉練習(xí)次數(shù)和頻率等。
[0071]所述信號(hào)處理模塊與顯示模塊合成軟件并載入客戶端，為防止監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的丟失，所述信號(hào)處理模塊還具有導(dǎo)出所述監(jiān)測(cè)分析結(jié)果數(shù)據(jù)的功能。所述客戶端包括智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、多功能液晶顯示腕表及示波器等。
[0072]實(shí)施例三:
[0073]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器附著在襪子上的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1為圖2中柔性傳感器6的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖中可以清楚看到，本發(fā)明的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器包括:支撐層4 ;敏感材料層3，其形成于所述支撐層4的上表面；電極層，包括四條從敏感材料層3或敏感材料層3的表面引出的電極2 ;及保護(hù)層I，其形成于所述敏感材料層3的上表面或敏感材料層3上表面及電極層位于敏感材料層3上表面的部分；其中，所述敏感材料層3由三維孔狀納米敏感材料構(gòu)成，所述保護(hù)層I與支撐層4由柔性高分子聚合物構(gòu)成且具有生物相容性，所述保護(hù)層I與支撐層4共同包裹所述敏感材料層3。
[0074]其中，所述織物物件5為襪子，支撐層4形成于襪子穿在腳上時(shí)受到腳部壓力的區(qū)域內(nèi)。
[0075]優(yōu)選地，所述敏感材料層3的三維孔狀納米敏感材料的孔大小為0.2-20 μ m,且孔與孔之間的間隙為10-200 μ m，所述敏感材料層3由以下步驟制備得到:S1、還原氧化石墨烯和乙醇按質(zhì)量比為1:1?1:3混合后進(jìn)行超聲處理30?60min，得漿液狀混合物；S2、在漿液狀混合物中加入與還原氧化石墨烯質(zhì)量比為1:1?1:10的聚二甲基硅氧烷，攪拌后得粘桐狀混合物；S3、將粘桐狀混合物涂覆在支撐層4上，然后在70?80 C下加熱固化，從而制得所述敏感材料層3。
[0076]所述電極2探出敏感材料層3的一端連接無(wú)線發(fā)射器，所述電極2和無(wú)線發(fā)射器都被所述支撐層4和保護(hù)層I共同包裹。
[0077]所述支撐層4為厚度為450 μ m的乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜；所述保護(hù)層I為厚度為90 μ m的乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜；所述電極2包括導(dǎo)電石墨烯。支撐層4的柔性高分子聚合物或者為厚度為450 μ m的聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；所述保護(hù)層I的柔性高分子聚合物或者為厚度為90μπι的聚乙烯或聚二甲基硅氧烷。
[0078]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的制備方法，包括以下步驟:
[0079]S1、勻涂一層柔性高分子聚合物形成柔性薄膜，即為支撐層；
[0080]S2、在所述支撐層上勻涂一層三維孔狀納米敏感材料，得到敏感材料層；
[0081]S3、引出四條電極，所述電極的一端接觸所述敏感材料層，另一端探出所述敏感材料層；
[0082]S4、在所述敏感材料層表面勻涂一層柔性高分子聚合物，形成覆蓋所述敏感材料層并與所述支撐層共同包裹所述敏感材料層的保護(hù)層。
[0083]具體地，步驟SI中先均勻刷涂或旋涂一層厚度為450 μ m的乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜，此薄膜面積為500mm2而小于清潔區(qū)域的面積，并加熱固化一段時(shí)間。
[0084]具體地，步驟S2中取適量的粘稠狀液體敏感材料均勻旋涂一層厚度為100 μ m在上述支撐層的中心區(qū)域，此敏感材料層面積為300mm2，并加熱固化一段時(shí)間使敏感材料層聚合，和支撐層融為一體。
[0085]步驟S3中電極的材料包括導(dǎo)電石墨烯；電極的引出方式為物理切割，將所述敏感材料層分割成包含2個(gè)傳感單元的陣列化器件。
[0086]具體地，步驟S4中在有電極的敏感層表面整體覆蓋一層厚度為90 μ m的乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜作為保護(hù)層，加熱固化使保護(hù)層、電極層敏感層和支撐層融為一個(gè)整體。
[0087]支撐層4的柔性高分子聚合物或者為厚度為450 μ m的聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；所述保護(hù)層I的柔性高分子聚合物或者為厚度為90 μ m的聚乙烯或聚二甲基硅氧烷。
[0088]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于上述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖6所示，包括以下模塊:
[0089]信號(hào)采集模塊，其包括如上所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，用于采集人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中足底壓力變化信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將信號(hào)采集模塊采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理模塊，用于處理模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊得到的數(shù)字信號(hào)，得出監(jiān)測(cè)分析結(jié)果；顯示模塊，其包括顯示屏，用于顯示所述信號(hào)處理模塊輸出的監(jiān)測(cè)分析結(jié)果。
[0090]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)放大、濾波、調(diào)制后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，提高輸出信號(hào)的信噪比，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)以無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到信號(hào)處理模塊。
[0091]所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括無(wú)線通信模塊，其用于實(shí)現(xiàn)所述信號(hào)處理模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間信號(hào)的傳輸交互。無(wú)線通信模塊的傳輸技術(shù)優(yōu)選藍(lán)牙無(wú)線傳輸，無(wú)線通信模塊的傳輸技術(shù)還可以采用GPRS、GSM、WLAN、CDMA, TDMA, NFC、Wi_F1、紅外無(wú)線技術(shù)、電視通信網(wǎng)絡(luò)或其他遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)。
[0092]所述顯示模塊用于顯示運(yùn)算分析處理后的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)信息及系統(tǒng)工作狀態(tài)，如運(yùn)動(dòng)的距離、時(shí)間、鍛煉練習(xí)次數(shù)和頻率等。
[0093]所述信號(hào)處理模塊與顯示模塊合成軟件并載入客戶端，為防止監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的丟失，所述信號(hào)處理模塊還具有導(dǎo)出所述監(jiān)測(cè)分析結(jié)果數(shù)據(jù)的功能。所述客戶端包括智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、多功能液晶顯示腕表及示波器等。
[0094]實(shí)施例四:
[0095]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器附著在鞋子內(nèi)底部上的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1為圖4中柔性傳感器6的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖中可以清楚看到，本發(fā)明的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器包括:織物物件5 ;支撐層4，其形成于所述織物物件5上受到腳部壓力的區(qū)域內(nèi)；敏感材料層3，其形成于所述支撐層4的上表面；電極層，包括至少兩條從敏感材料層3或敏感材料層3的表面引出的電極2 ;及保護(hù)層I，其形成于所述敏感材料層3的上表面或敏感材料層3上表面及電極層位于敏感材料層3上表面的部分；其中，所述敏感材料層3由三維孔狀納米敏感材料構(gòu)成，所述保護(hù)層I與支撐層4由柔性高分子聚合物構(gòu)成且具有生物相容性，所述保護(hù)層I與支撐層4共同包裹所述敏感材料層3。
[0096]其中，所述織物物件5為鞋子內(nèi)底部，支撐層4形成于鞋子內(nèi)底部受到腳部壓力的區(qū)域內(nèi)。
[0097]優(yōu)選地，所述敏感材料層3的三維孔狀納米敏感材料的孔大小為0.2-20 μ m,且孔與孔之間的間隙為10-200 μ m，所述敏感材料層3由以下步驟制備得到:S1、碳納米管和丙酮按質(zhì)量比為1:1?1:3混合后進(jìn)行超聲處理30?60min，得漿液狀混合物；S2、在漿液狀混合物中加入與碳納米管質(zhì)量比為1:1?1:10的聚二甲基硅氧烷，攪拌后得粘稠狀混合物；S3、將粘桐狀混合物涂覆在支撐層4上,然后在70?80 C下加熱固化，從而制得所述敏感材料層3。
[0098]所述電極2探出敏感材料層3的一端不與所述支撐層4和保護(hù)層I接觸，將電極2探出敏感材料層3的一端引到鞋子內(nèi)底部下面，并連接到裝有信號(hào)處理單元、無(wú)線發(fā)射器等電子元件的柔性電路板上。
[0099]所述支撐層4為厚度為250μπι的PDMS薄膜；所述保護(hù)層I為厚度為65 μ m的PDMS薄膜；所述電極2包括導(dǎo)電無(wú)紡布。支撐層4的柔性高分子聚合物或者為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；所述保護(hù)層I的柔性高分子聚合物或者為聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物；所述電極2或者可以包括銅箔或漆包線。
[0100]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的制備方法，包括以下步驟:
[0101]S1、在織物物件受到腳部壓力的區(qū)域勻涂一層柔性高分子聚合物形成柔性薄膜，即為支撐層；
[0102]S2、在所述支撐層上勻涂一層三維孔狀納米敏感材料，得到敏感材料層；
[0103]S3、引出兩條電極，所述電極的一端接觸所述敏感材料層，另一端探出所述敏感材料層并與無(wú)線發(fā)射器連接；
[0104]S4、在所述敏感材料層表面勻涂一層柔性高分子聚合物，形成覆蓋所述敏感材料層并與所述支撐層共同包裹所述敏感材料層的保護(hù)層。
[0105]具體地，步驟SI中先將鞋子內(nèi)底部受壓力的指定區(qū)域進(jìn)行表面清潔處理，在清潔區(qū)域均勻刷涂或旋涂一層厚度為250 μ m的PDMS薄膜，此薄膜面積為500mm2而小于清潔區(qū)域的面積，并加熱固化一段時(shí)間，使支撐層和鞋子內(nèi)底部融為一體。
[0106]具體地，步驟S2中取適量的粘稠狀液體敏感材料均勻旋涂一層厚度為100 μ m在上述支撐層的中心區(qū)域，此敏感材料層面積為300mm2，并加熱固化一段時(shí)間使敏感材料層聚合，和支撐層融為一體。
[0107]步驟S3中電極的材料包括導(dǎo)電無(wú)紡布；電極的引出方式為粘貼。電極的材料或者可以包括銅箔或漆包線具體地，步驟S4中在有電極的敏感層表面整體覆蓋一層厚度為65 μ m的PDMS薄膜作為保護(hù)層，加熱固化使保護(hù)層、電極層敏感層、支撐層、和鞋子內(nèi)底部融為一個(gè)整體。
[0108]支撐層4的柔性高分子聚合物或者為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；所述保護(hù)層I的柔性高分子聚合物或者為聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物。
[0109]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于上述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖5所示，包括以下模塊:
[0110]信號(hào)采集模塊，其包括如上所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，用于采集人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中足底壓力變化信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將信號(hào)采集模塊采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理模塊，用于處理模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊得到的數(shù)字信號(hào)，得出監(jiān)測(cè)分析結(jié)果；顯示模塊，其包括顯示屏，用于顯示所述信號(hào)處理模塊輸出的監(jiān)測(cè)分析結(jié)果。
[0111]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)放大、濾波、調(diào)制后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，提高輸出信號(hào)的信噪比，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)以無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到信號(hào)處理模塊。
[0112]所述信號(hào)采集模塊通過(guò)引出電極連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，即所述信號(hào)采集模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊是通過(guò)有線方式連接；所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括無(wú)線通信模塊，其用于實(shí)現(xiàn)所述信號(hào)處理模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間信號(hào)的傳輸交互。無(wú)線通信模塊的傳輸技術(shù)優(yōu)選藍(lán)牙無(wú)線傳輸，無(wú)線通信模塊的傳輸技術(shù)還可以采用GPRS、GSM、WLAN、CDMA, TDMA, NFC、W1-F1、紅外無(wú)線技術(shù)、電視通信網(wǎng)絡(luò)或其他遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)。
[0113]所述顯示模塊用于顯示運(yùn)算分析處理后的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)信息及系統(tǒng)工作狀態(tài)，如運(yùn)動(dòng)的距離、時(shí)間、鍛煉練習(xí)次數(shù)和頻率等。
[0114]所述信號(hào)處理模塊與顯示模塊合成軟件并載入客戶端，為防止監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的丟失，所述信號(hào)處理模塊還具有導(dǎo)出所述監(jiān)測(cè)分析結(jié)果數(shù)據(jù)的功能。所述客戶端包括智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、多功能液晶顯示腕表及示波器等。
[0115]本發(fā)明將體積微小的柔性壓力傳感器集成在足底施與壓力的織物上，傳感器的敏感材料由柔性高分子聚合物包裹，輕巧易帶、實(shí)時(shí)性好，不影響運(yùn)動(dòng)便能采集腳部運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)，及時(shí)客觀地反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和顯示分析結(jié)果。
[0116]以上所揭露的僅為本發(fā)明的幾種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，其特征在于，包括: 織物物件(5)； 支撐層(4)，其形成于所述織物物件(5)上受到腳部壓力的區(qū)域內(nèi)； 敏感材料層(3)，其形成于所述支撐層(4)的上表面； 電極層，包括至少兩條從敏感材料層(3)或敏感材料層(3)的表面引出的電極(2); 及保護(hù)層(I)，其形成于所述敏感材料層(3)的上表面或敏感材料層(3)上表面及電極層位于敏感材料層(3)上表面的部分； 其中，所述敏感材料層(3)由三維孔狀納米敏感材料構(gòu)成，所述保護(hù)層(I)與支撐層(4)由柔性高分子聚合物構(gòu)成且具有生物相容性，所述保護(hù)層(I)與支撐層(4)共同包裹所述敏感材料層(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，其特征在于，所述敏感材料層⑶的三維孔狀納米敏感材料的孔的大小為0.2-20 μ m，且孔與孔之間的間隙為10-200 μ m，所述敏感材料層(3)由以下步驟制備得到: 51、碳材料和可揮發(fā)性溶劑按質(zhì)量比為1:1?1:3混合后進(jìn)行超聲處理30?60min，得漿液狀混合物； 52、在漿液狀混合物中加入與碳材料質(zhì)量比為1:1?1:10的柔性高分子聚合物，攪拌后得粘稠狀混合物； 53、將粘稠狀混合物涂覆在支撐層(4)上，然后在70?80°C下加熱固化，從而制得所述敏感材料層(3)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，其特征在于，所述電極(2)探出敏感材料層(3)的一端不與所述支撐層(4)和保護(hù)層(I)接觸，或者，所述電極(2)探出敏感材料層(3)的一端連接無(wú)線發(fā)射裝置且所述電極(2)與無(wú)線發(fā)射裝置都被所述支撐層(4)和保護(hù)層(I)共同包裹。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，其特征在于，所述支撐層(4)為厚度范圍為10-500 μ m的PDMS薄膜，或者支撐層(4)的柔性高分子聚合物為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；所述保護(hù)層(I)為厚度范圍為5-100 μ m的PDMS薄膜，或者為厚度范圍為5-100 μ m的PE薄膜或乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜；所述電極(2)包括導(dǎo)電無(wú)紡布、銅箔或漆包線。
5.一種檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、在織物物件受到腳部壓力的區(qū)域涂一層柔性高分子聚合物形成柔性薄膜，即為支撐層； 52、在所述支撐層上涂一層三維孔狀納米敏感材料，得到敏感材料層； 53、引出至少兩條電極，所述電極的一端接觸所述敏感材料層，另一端探出所述敏感材料層； 54、在所述敏感材料層表面涂一層柔性高分子聚合物，形成覆蓋所述敏感材料層并與所述支撐層共同包裹所述敏感材料層的保護(hù)層。
6.如權(quán)利要求5所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的制備方法，其特征在于，步驟SI中的支撐層為厚度范圍為10-500μπι的PDMS薄膜，或者支撐層的柔性高分子聚合物為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；步驟S4中的保護(hù)層為厚度范圍為5-ΙΟΟμπι的PDMS薄膜，或者為厚度范圍為5-100 μ m的PE薄膜或乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜。
7.如權(quán)利要求5或6所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的制備方法，其特征在于，步驟S3中電極的材料包括導(dǎo)電無(wú)紡布、銅箔或漆包線，所述電極的材質(zhì)還可以是金、鉬、鎳、銀、銦、碳納米管、石墨烯或銀納米線中的一種或多種組合；電極的引出方式為粘貼、印刷或物理切割。
8.一種基于權(quán)利要求1所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊: 信號(hào)采集模塊，其包括如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)腳部運(yùn)動(dòng)的柔性可穿戴傳感器，用于采集人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中足底壓力變化信號(hào)； 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，其用于將信號(hào)采集模塊采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 信號(hào)處理模塊，其用于處理模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊得到的數(shù)字信號(hào)，得出監(jiān)測(cè)分析結(jié)果； 顯示模塊，其包括顯示屏，用于顯示所述信號(hào)處理模塊輸出的監(jiān)測(cè)分析結(jié)果。
9.如權(quán)利要求8所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括無(wú)線通信模塊，其用于實(shí)現(xiàn)所述信號(hào)處理模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間信號(hào)的傳輸交互，或同時(shí)用于實(shí)現(xiàn)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)采集模塊之間信號(hào)的傳輸交互。
10.如權(quán)利要求8或9所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊與顯示模塊合成軟件并載入客戶端，所述信號(hào)處理模塊還具有導(dǎo)出所述監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)的功能。
【文檔編號(hào)】A61B5/22GK104287739SQ201410471254
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】張珽, 熊作平 申請(qǐng)人:蘇州能斯達(dá)電子科技有限公司