一种传感模组及其制备方法、可穿戴设备和监测系统与流程

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种传感模组及其制备方法、可穿戴设备和监测系统。

背景技术：

体温是一种重要的人体体征参数，直接反应人体的健康情况。目前多采用水银温度计、电子温度计等测量，但这些医用设备不能持续测量；同时，待检测对象的体温异常情况不能被及时发现，这样很不利于监控待检测对象的身体状况。这给需要照顾老年患者和小孩的家庭带来极大的不便。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种传感模组及其制备方法、可穿戴设备和监测系统，该监测系统能够持续测量待检测对象的体征参数，同时在体征参数异常的情况下向外发出警示，从而有利于监控待检测对象的体征状况，以便于及时做出相应措施。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，提供了一种传感模组，包括：传感器、提示模块和电源模块；所述传感器分别与所述提示模块和所述电源模块电连接，被配置为检测待检测对象的至少一种体征参数，并在体征参数异常的情况下输出提示信号；所述提示模块被配置为根据所述提示信号，输出提示信息；所述电源模块被配置为向所述传感器输出电源信号。

其中，所述传感器包括输入端、体征检测子模块、开关子模块和输出端。

所述输入端，电连接所述电源模块，且被配置为接收所述电源模块输出的电源信号。

所述体征检测子模块，分别与所述输入端和所述开关子模块电连接，且被配置为检测至少一种所述体征参数、并在所述体征参数异常的情况下输出控制信号，以控制所述开关子模块导通。

所述开关子模块，分别与所述输入端和所述输出端电连接，被配置为在所述控制信号的控制下，将所述输入端和所述输出端导通。

所述输出端，电连接所述提示模块，且被配置为输出所述提示信号。

可选的，所述体征检测子模块包括数据处理单元、以及并联的温敏单元和湿敏单元，所述数据处理单元分别与所述温敏单元和所述湿敏单元电连接。

所述温敏单元被配置为检测所述待检测对象的温度，并向所述数据处理单元输出温度信号；

所述湿敏单元被配置为检测所述待检测对象的体表湿度，并向所述数据处理单元输出体表湿度信号；

所述数据处理单元被配置为接收所述温度信号和所述体表湿度信号，判断所述温度信号的变化量是否大于或等于第一预设值，且在所述温度信号的变化量大于或等于所述第一预设值的情况下，输出所述控制信号；和/或，判断所述体表湿度信号的变化量是否大于或等于第二预设值，且在所述体表湿度信号的变化量大于或等于所述第二预设值的情况下，输出所述控制信号。

可选的，所述温敏单元包括温敏层，所述温敏层的材料包括聚氮异丙基丙烯酰胺/聚氨酯复合材料；所述湿敏单元包括湿敏层，所述湿敏层的材料包括聚酰亚胺/聚氨酯复合材料。

可选的，所述传感器还包括稳压子模块，所述稳压子模块分别与所述体征检测子模块和所述输出端电连接，且被配置为稳定所述控制信号的输出电压。

可选的，所述传感器还包括复位子模块，所述复位子模块分别与所述输入端和所述开关子模块电连接，且包括串联的信号接收器和复位开关。

所述信号接收器电连接所述输入端，且被配置为接收移动终端发出的关闭信号。

所述复位开关电连接所述开关子模块，且被配置为根据所述关闭信号控制所述开关控制子模块闭合。

可选的，所述电源模块包括电池，所述提示模块包括红外发射器或蓝牙发射器，所述开关子模块包括薄膜晶体管，所述稳压子模块包括电容，所述信号接收器包括红外接收器或蓝牙接收器。

本发明的实施例通过使用上述传感模组，能够检测待检测对象的至少一种体征参数，同时能够在体征参数异常的情况下发出提示信息，便于根据提示信息对待检测对象做出相应措施。

另一方面，提供了一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括可穿戴载体和如上所述的传感模组；所述传感模组设置在所述可穿戴载体上。

本发明的实施例通过使用上述可穿戴设备，可以方便、快捷的进行操作，以控制传感模组进行体征检测；进一步的，该可穿戴设备可以24小时穿戴，更便于传感模组进行持续的体征监测。

再一方面，提供了一种监测系统，所述监测系统包括移动终端和如上所述的可穿戴设备；所述可穿戴设备的传感模组被配置为根据待检测对象的体征参数，并在体征参数异常的情况下向所述移动终端发出提示信息；所述移动终端被配置于接收所述提示信息并向所述传感模组的复位子模块发出关闭信号。

本发明的实施例通过使用上述监测系统，可以通过监测系统中的传感模组持续检测待检测者的体征参数，并在体征参数异常的情况下发出提示信息；还可以通过监测系统中的移动终端远程接收提示信息，从而能够使监控者及时监控待检测对象的体征参数并做出响应。上述监测系统操作简单、使用方便。

又一方面，提供了一种传感模组的制作方法，所述方法包括：

采用打印工艺形成传感器。

形成电源模块。

形成提示模块。

其中，所述采用打印工艺形成传感器包括：

采用打印工艺分别形成体征检测子模块、开关子模块、输入端和输出端；所述体征检测子模块分别与所述输入端和所述开关子模块电连接，所述开关子模块分别与所述输入端和所述输出端电连接。

可选的，在所述采用打印工艺形成体征检测子模块、开关子模块、输入端和输出端之后，所述采用打印工艺形成传感器还包括：

采用打印工艺形成封装层；所述封装层覆盖所述开关子模块、所述输入端和所述输出端。

本发明的实施例通过打印工艺制备上述传感器，该制作方法简单，通过该方法制备的传感器质量高，不易分层折断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种传感模组结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种传感器结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种传感器结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种监测系统结构示意图；

图5-图7为本发明实施例提供的一种传感器的制作方法示意图；

图8为本发明实施例提供的一种可穿戴设备结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种可穿戴设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的实施例中，采用“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，仅为了清楚描述本发明实施例的技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明的实施例中的薄膜晶体管是一种开关晶体管，由于开关晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极可以互换。

在本发明的实施例中，术语“电连接”可以是指两个组件直接电连接，也可以是指两个组件之间经由一个或多个其它组件电连接；“电连接”可以是指通过导线进行电连接，也可以是指通过无线电信号电连接。

本发明的实施例提供了一种传感模组，参考图1所示，包括：传感器2、提示模块3和电源模块1；传感器2分别与提示模块3和电源模块1电连接，被配置为检测待检测对象的至少一种体征参数，并在体征参数异常的情况下输出提示信号；提示模块3被配置为根据提示信号，输出提示信息；电源模块1被配置为向传感器2输出电源信号。

上述电源模块可以包括直流电源，也可以包括交流电源；示例的，直流电源可以包括电池，该电池可以为柔性电池。

上述提示模块可以包括提示灯、震动器或者警鸣器；这里对于提示模块的具体提示类型不做限定，可以根据实际情况确定。

上述传感器可以包括温度传感器、体表湿度传感器、心率传感器和血压量测传感器中的一种，此时，该传感器只能量测一种体征参数；或者，还可以是前述几种传感器中至少两种的组合，此时，该传感器可以量测至少两种体征参数。

上述传感模组可以为柔性传感模组，其包括的传感器、电源模块和提示模块可以均采用柔性器件制作。

参考图2所示，传感器包括输入端(input)21、体征检测子模块24、开关子模块22和输出端(output)23。其中，输入端21电连接电源模块，且被配置为接收电源模块输出的电源信号。体征检测子模块24，分别与输入端21和开关子模块22电连接，且被配置为检测至少一种体征参数，并在体征参数异常的情况下输出控制信号，以控制开关子模块22导通。开关子模块22分别与输入端21和输出端23电连接，被配置为在控制信号的控制下，将输入端21和输出端23导通。输出端23电连接提示模块，且被配置为输出提示信号。

上述输入端可以包括接口，该接口类型可以是usb(universalserialbus，通用串行总线)接口；上述输出端可以包括接口，该接口类型可以是usb接口。这里对于上述输入端和输出端的具体类型不做限定。

上述体征检测子模块可以监测温度、体表湿度、心率或血压等体征参数。在实际应用中，上述体征检测子模块可以贴在待检测对象的身体表面进行测量，以确保检测准确性。

通过使用上述传感模组，能够检测待检测对象的至少一种体征参数，同时能够发出提示信息，以便于根据提示信息对待检测对象做出相应措施。

可选的，参考图3所示，体征检测子模块包括数据处理单元243、以及并联的温敏单元242和湿敏单元241，数据处理单元243分别与温敏单元242和湿敏单元241电连接。

其中，温敏单元被配置为检测待检测对象的温度，并向数据处理单元输出温度信号；湿敏单元被配置为检测待检测对象的体表湿度，并向数据处理单元输出体表湿度信号；数据处理单元被配置为接收温度信号和体表湿度信号，判断温度信号的变化量是否大于或等于第一预设值，且在温度信号的变化量大于或等于第一预设值的情况下，输出控制信号；和/或，判断体表湿度信号的变化量是否大于或等于第二预设值，且在体表湿度信号的变化量大于或等于第二预设值的情况下，输出控制信号。

本发明的实施例提供的传感模组中的数据处理单元，可以在温度信号的变化量大于或等于第一预设值的情况下，输出控制信号；或者，还可以在体表湿度信号的变化量大于第二预设值的情况下，输出控制信号；或者，还可以是在温度信号的变化量大于或等于第一预设值，且体表湿度信号的变化量大于第二预设值的情况下，输出控制信号。

上述温度信号的变化量可以包括电流变化量，或者，也可以包括电压变化量，这里不做限定。另外，上述温度信号的变化量可以是平均变化量，示例的，该平均变化量可以包括电流平均变化量或者电压平均变化量；或者，也可以是瞬时变化量，示例的，该瞬时变化量可以包括电流瞬时变化量或者电压瞬时变化量。

以温度信号的变化量包括电流变化量为例进行说明，温度信号的电流平均变化量是指：当前时段内的电流平均值与前一时段内的电流平均值的差值。电流瞬时变化量是指：当前时刻的电流值与前一时刻的电流值的差值。

以温度信号的变化量包括电压变化量为例进行说明，温度信号的电压平均变化量是指：当前时段内的电压平均值与前一时段内的电压平均值的差值。电压瞬时变化量是指：当前时刻的电压值与前一时刻的电压值的差值。

上述体表湿度信号的变化量与上述温度信号的变化量的含义类似，这里不再赘述。

上述第一预设值可以根据温度信号的变化量选择，第二预设值可以根据体表湿度信号的变化量选择，具体数值可以根据实际情况确定。

可选的，上述温敏单元可以包括温敏层，温敏层的材料可以包括温敏聚合物，该温敏聚合物可以包括聚氮异丙基丙烯酰胺/聚氨酯复合材料。上述湿敏单元可以包括湿敏层，湿敏层的材料可以包括湿敏聚合物，该湿敏聚合物可以包括聚酰亚胺/聚氨酯复合材料。

上述聚氮异丙基丙烯酰胺/聚氨酯复合材料可以通过将温敏材料聚氮异丙基丙烯酰胺和具有柔性的聚氨酯进行复合，从而得到具有柔性的温敏层。

上述聚酰亚胺/聚氨酯复合材料可以通过将具有温敏特性的柔性聚氮异丙基丙烯酰胺/聚氨酯复合材料进行复合，从而得到具有柔性的湿敏层。

上述温敏单元和湿敏单元还可以包括其它部件，示例的，上述温敏单元还可以包括位于温敏层两侧的电极；上述湿敏单元还可以包括位于湿敏层两侧的电极。

可选的，参考图2所示，传感器还包括稳压子模块25，稳压子模块25分别与体征检测子模块24和输出端23电连接，且被配置为稳定控制信号的输出电压。

上述稳压子模块可以包括电容，该电容可以存储电量，以在控制开关子模块的控制信号的电压不稳定时，向开关子模块进行放电，稳定控制信号的电压，维持开关子模块的导通状态。

可选的，参考图2所示，传感器还包括复位子模块(reset)26，复位子模块26分别与输入端21和开关子模块22电连接，复位子模块包括如图3所示串联的信号接收器261和复位开关262。信号接收器261电连接输入端21，且被配置为接收移动终端发出的关闭信号。复位开关262电连接开关子模块，且被配置为根据关闭信号控制开关控制子模块闭合。

上述复位子模块中的信号接收器被配置为在接收到移动终端发出的关闭信号后，向复位开关发出电信号指示复位开关控制开关子模块闭合。具体的，复位开关可以根据关闭信号使信号接收器与开关子模块之间的电路断开，从而控制开关控制子模块闭合。

这里对于关闭信号的具体类型不做限定，示例的，上述关闭信号可以是红外信号，或者，也可以是蓝牙信号。

这里对于移动终端的具体类型不做限定，示例的，上述移动终端可以是手机、平板电脑或其它便携式的电子产品。

可选的，电源模块包括电池，提示模块包括红外发射器或蓝牙发射器，开关子模块包括薄膜晶体管(tft)，稳压子模块包括电容(c)，信号接收器包括红外接收器或蓝牙接收器。

上述薄膜晶体管包括栅极、源极和漏极，这里对于栅极、源极和漏极的材料不做限定，示例的，栅极、源极和漏极可以均采用碳纳米管/聚氨酯复合材料或者苯甲酸改性碳纳米管/聚氨酯复合材料制作。

上述薄膜晶体管还包括半导体层，这里对于半导体层的材料不做限定，示例的，半导体层可以采用聚噻吩/聚氨酯半导体复合材料制作。

随着智能可穿戴设备的迅猛发展，人们对可穿戴电子产品提出了更高的要求，可穿戴产品正以飞快的速度向智能化、微型化、便携化、柔性、弹性等方向发展，这些产品在医学移植、智能服装、人工智能、仿生材料等方面产生潜在的应用价值。市场对传感器件的需求量也越来越大，特别是柔性传感器，同时对传感器的性能，包括灵敏度、迟滞性能、抗弯曲程度等要求也越来越高。

本发明的实施例又提供了一种可穿戴设备，可穿戴设备包括可穿戴载体和如上的传感模组；传感模组设置在可穿戴载体上。

上述可穿戴载体可以是头巾、围脖、衣服、耳机，参考图8和图9所示，可以将传感模组设置于头巾402或耳挂式饰品401上。这里对于可穿戴载体的具体种类和形状不做限定，可以根据实际情况确定。在实际应用中，为了方便制作，可穿戴载体可以采用3d打印工艺制作。

本发明的实施例通过使用上述可穿戴设备，可以方便、快捷的进行操作，以控制传感模组进行体征检测；进一步的，该可穿戴设备可以24小时携带，更便于传感模组进行持续的体征检测。

本发明的实施例再提供了一种监测系统，参考图4所示，该监测系统包括移动300和可穿戴设备400；可穿戴设备400中的传感模组200被配置为根据待检测对象的体征参数向移动终端300发出提示信息；移动终端300被配置于接收提示信息并向传感模组的复位子模块发出关闭信号。

上述移动终端可以是手机、平板电脑或其它便携式的电子产品，这里对移动终端的具体类型不做限定。

上述监测系统可以应用于监测儿童睡觉时的体征变化，儿童睡觉时，将传感模组贴覆在儿童身上，若儿童较热且体温上升或出汗，监测系统可以及时检测出该变化并发出提示信息，家长通过手机app接收到该提示信息，可以及时的帮助儿童减少衣物或打开空调。另外，对于爱踢被子的儿童来说，被子被踢掉后，儿童体表温度和体表湿度降低时，监测系统可以及时发出提示信息以通知家长，避免孩子着凉。为了方便使用，上述传感模组可以是柔性传感模组。

本发明的实施例通过使用该监测系统，可以通过传感模组及时检测待检测者的体征参数，并在体征参数异常的情况下发出提示信息；还可以通过移动终端远程接收提示信息，从而能够及时监控待检测者体征参数并做出响应。上述监测系统操作简单、使用方便。

本发明的实施例还提供了一种传感模组的制作方法，该方法包括：

s01、采用打印工艺形成传感器。

s02、形成电源模块。

s03、形成提示模块。

上述传感模组的结构可以参考前述实施例，此处不再赘述。

其中，s01、采用打印工艺形成传感器包括：

s011、采用打印工艺分别形成体征检测子模块、开关子模块、输入端和输出端；体征检测子模块分别与输入端和开关子模块电连接，开关子模块分别与输入端和输出端电连接。

上述打印工艺是指3d打印工艺，根据打印原理的不同，3d打印工艺可分为光固化立体印刷(sla)、熔融沉积成型(fdm)、选择性激光烧结(sls)三种类型。这里对上述打印工艺的具体类型不做限定，具体根据实际情况确定。

上述电源模块可以包括直流电源，也可以包括交流电源；示例的，直流电源可以包括电池。

上述提示模块可以包括提示灯、震动器或者警鸣器；这里对于提示模块的具体提示类型不做限定，可以根据实际情况确定。

上述传感器可以包括温度传感器、体表湿度传感器、心率传感器和血压量测传感器中的一种，此时，该传感器只能量测一种体征参数；或者，还可以是前述几种传感器中的至少两种的组合，此时，该传感器可以量测至少两种体征参数。

可选的，在s011、采用打印工艺形成体征检测子模块、开关子模块、输入端和输出端之后，采用打印工艺形成传感器还包括：

s012、采用打印工艺形成封装层；封装层覆盖开关子模块、输入端和输出端。

封装层覆盖开关子模块、输入端和输出端，这里为了提高传感器的检测精度，封装层不覆盖体征检测子模块，以方便待检测者进行测量。

为了保护体征检测子模块并延长其使用寿命，在体征检测子模块上方可以设置一个保护盖，在传感模组不使用时，盖上保护盖。

下面以如图2所示的传感器为例，具体说明其打印方法，打印过程如下：

s1、采用双螺杆挤出机制备碳纳米管/聚氨酯复合材料、聚氮异丙基丙烯酰胺/聚氨酯复合材料、聚酰亚胺/聚氨酯复合材料、聚噻吩/聚氨酯复合材料的粒料；

s2、采用单螺杆挤出机将碳纳米管/聚氨酯复合材料、聚氮异丙基丙烯酰胺/聚氨酯复合材料、聚酰亚胺/聚氨酯复合材料、聚噻吩/聚氨酯复合材料的粒料加工成直径小于2毫米的丝材。

s3、使用cad绘图软件绘制传感器的打印图纸。

s4、采用多喷头打印机打印传感器。

其中，以如图6中的开关子模块包括薄膜晶体管，稳压子模块包括电容为例说明具体打印方法，s4、采用多喷头打印机打印传感器包括：

s41、采用聚氨酯打印如图5所示的柔性衬底100。

s42、在柔性衬底上，采用碳纳米管/聚氨酯复合丝材打印薄膜晶体管的栅极，采用聚氮异丙基丙烯酰胺/聚氨酯复合丝材打印温敏单元，采用聚酰亚胺/聚氨酯复合丝材打印湿敏单元，采用碳纳米管/聚氨酯打印电容的电极、采用聚氨酯打印电容的绝缘介质层。

s43、采用聚氨酯在栅极上打印层间绝缘层。

s44、采用聚噻吩/聚氨酯复合材料在层间绝缘层上打印半导体层。

上述聚噻吩可以是聚(3-己基噻吩)，还可以是其它聚噻吩材料，这里不做具体限定。

s45、采用碳纳米管/聚氨酯复合丝材打印薄膜晶体管的源极(source)和漏极(drain)。

s46、采用聚氨酯打印如图7所示的封装层101。封装层覆盖除体征检测子模块(温敏单元和湿敏单元)之外的其它所有模块。

这里为了提高传感器的检测精度，封装层不覆盖体征检测子模块，以方便待检测者进行测量。

需要说明的是，上述制作过程均采用以聚氨酯(pu)为基体的柔性复合材料，在实际应用中，还可以选择其它柔性材料作为复合材料的基体。具体选择的柔性材料可根据实际情况确定。

本发明的实施例通过打印工艺制备传感器，该制作方法简单，通过该方法制备的传感器质量高，不易发生层间分离，从而避免弯折时损坏传感器。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。