用于生理监测的传感器的制作方法

本实用新型涉及纳米发电机技术领域，特别涉及一种用于生理监测的传感器。

背景技术：

摩擦发电机作为一种自发电能源器件拥有越来越广阔的应用空间，例如作为发光鞋的内功能器件，或者作为计步器内的传感器等等，但是摩擦发电机需要在一种无尘、干燥且不受空间限制的环境下工作。

相关技术中，用于呼吸、心跳等身体指标监测的基于摩擦发电机的传感器将摩擦发电机外部整体包裹屏蔽，从而保证传感器可以在一种满足工作条件的环境下工作，但是整体包裹屏蔽导致生产工艺复杂，操作难度系数较高，而且成本较高，降低了生产效率。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种用于生理监测的传感器，该用于生理监测的传感器可以减少屏蔽层的面积，简化组装工艺、降低物料成本和工艺成本，降低传感带的厚度，提高柔韧性。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种用于生理监测的传感器，包括：屏蔽层、绝缘层、第一摩擦发电部和第二摩擦发电部，其中，

所述第一摩擦发电部包括第一电极层，所述第二摩擦发电部包括第二电极层，当所述第一摩擦发电部和所述第二摩擦发电部在外力作用下发生接触分离时，输出电信号；

绝缘层，所述绝缘层设置于所述第一电极层的远离所述第二电极层的一侧表面，且所述绝缘层的至少一部分垂直于长度方向延伸并朝向所述第二电极层一侧弯折以包覆所述第二电极层远离所述第一电极层的部分表面；以及

屏蔽层，所述屏蔽层覆盖于所述绝缘层远离所述第二电极层的一侧表面，所述屏蔽层与所述第二电极层电气连接。

进一步地，所述屏蔽层的一端平行于长度方向延伸并朝向所述第二电极层一侧弯折以与所述第二电极层电气连接。

进一步地，所述第一摩擦发电部包括第一电极层和第一摩擦层，所述第一摩擦层和所述第二电极层相对的表面构成摩擦界面，并且构成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构。

进一步地，所述第一摩擦发电部包括第一电极层和第一摩擦层，所述第二摩擦发电部包括第二电极层和第二摩擦层，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层相对的表面构成摩擦界面，并且构成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构。

进一步地，还包括：

加强层，所述加强层设置于所述第一电极层与所述第一摩擦层之间。

进一步地，所述屏蔽层为导电薄膜材料，所述导电薄膜材料包含ITO、FTO、导电布、金属薄膜、合金薄膜、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、银纳米线中的一种或多种。

进一步地，所述绝缘层的厚度范围为5um-500um。

进一步地，所述绝缘层为双面带胶或单面带胶的绝缘膜，所述绝缘膜的材料包含PET、 PP、TPU、PE中的一种或多种。

可选地，所述屏蔽层和所述绝缘层形成一体式的复合导电层。

进一步地，所述复合导电层的材料为镀ITO的PET。

根据本实用新型的提出的用于生理监测的传感器，绝缘层包覆用于生理监测的传感器的第二电极层远离第一电极层的部分表面，并且屏蔽层覆盖于绝缘层远离第二电极层的一侧表面，实现半包屏蔽的目的，不但减少屏蔽层的面积，大大简化组装工艺，而且降低物料成本和工艺成本，降低传感带的厚度，提高柔韧性，有效降低成本。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例的用于生理监测的传感器的结构示意图；

图2为根据本实用新型一个实施例的用于生理监测的传感器的剖面结构示意图；

图3为根据本实用新型一个实施例的用于生理监测的传感器的侧面结构示意图；以及

图4为根据本实用新型一个实施例的用于生理监测的传感器的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的用于生理监测的传感器。图1是本实用新型一个实施例的用于生理监测的传感器的结构示意图。如图1所示，该用于生理监测的传感器10包括：屏蔽层100、绝缘层200、第一摩擦发电部300和第二摩擦发电部400。

其中，结合图1和图2所示，第一摩擦发电部300包括第一电极层(如正电极层301)，第二摩擦发电部400包括第二电极层(如负电极层，在后文作具体说明)，当第一摩擦发电部300和第二摩擦发电部400在外力作用下发生接触分离时，输出电信号。绝缘层200 设置于第一电极层的远离第二电极层的一侧表面，且绝缘层200的至少一部分垂直于长度方向延伸并朝向第二电极层一侧弯折，以包覆第二电极层远离第一电极层的部分表面。屏蔽层100覆盖于绝缘层200远离第二电极层的一侧表面，并且屏蔽层100与第二电极层电气连接，例如采用导电材料将屏蔽层100与第二电极层连接，使屏蔽层100与第二电极层共同构成该传感器10的屏蔽结构，以屏蔽外界环境的电磁干扰。本实用新型的用于生理监测的传感器10可以减少屏蔽层100的面积，简化组装工艺、降低物料成本和工艺成本，降低传感带的厚度，提高柔韧性。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，屏蔽层100的一端平行于长度方向延伸并朝向第二电极层一侧弯折以与第二电极层电气连接，即屏蔽层100延长的部分可以直接与第二电极层连接，二者形成屏蔽结构。

可以理解的是，如图2和图3所示，绝缘层200设置在正电极层301的远离负电极层的一侧，且绝缘层200的至少一部垂直于长度方向延伸且朝向负电极层一侧弯折，以包覆负电极层的一部分。也就是说，绝缘层200垂直于长度方向延伸，形成延长的边缘，该边缘朝向负电极层一侧弯折，其中，该弯折的边缘包括两部分，第一部分为包覆第一摩擦发电部300和第二摩擦发电部400侧面周边的第一翻边部201，第二部分为覆盖第二摩擦发电部400的负电极层的一部分的第二翻边部202，从而通过绝缘层200的包覆，使得传感器10内部与外界环境隔离。

可以理解的是，如图2和图3所示，屏蔽层100覆盖于绝缘层200远离负电极层的一侧的表面，屏蔽层100的尾端平行于长度方向延伸，延长的部分朝向负电极层弯折，并且与负电极层连接，二者共同构成传感器10的屏蔽结构，这种连接方式有效减少了屏蔽层的包覆面积，降低了传感器10的厚度和生产成本。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，第一摩擦发电部300包括第一电极层和第一摩擦层(如正发电层302)，第一摩擦层和第二电极层相对的表面构成摩擦界面，并且构成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，第一摩擦发电部300包括第一电极层和第一摩擦层，第二摩擦发电部400包括第二电极层和第二摩擦层，第一摩擦层和第二摩擦层相对的表面构成摩擦界面，并且构成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构。

举例而言，第一摩擦发电部300为摩擦发电机的正电层，第二摩擦发电部400为摩擦发电机的负电层。其中，正电层包括正电极层301和正发电层302，负电层包括负发电层和负电极层。

可以理解的是，摩擦发电机的类型有很多，包括三层结构摩擦发电机、四层结构摩擦发电机或五层结构摩擦发电机中的一种或多种，摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个表面，并且摩擦发电机具有至少两个输出端，构成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构。

作为一个示例，三层结构摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层以及第二电极层。其中，第一高分子聚合物绝缘层与第二电极层相对的两个表面构成摩擦界面；第一电极层和第二电极层为摩擦发电机的输出端；可选地，第一高分子聚合物绝缘层和第二电极层相对设置的两个面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构。

作为一个示例，四层结构的摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层。其中，第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层相对的两个表面构成摩擦界面；第一电极层和第二电极层为摩擦发电机的输出端。可选地，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构。

作为一个示例，五层结构的摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、居间薄膜层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层。其中，第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层和/或第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层相对的两个表面构成摩擦界面。可选地，第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层和/或第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层相对设置的两个表面中的至少一个表面上设置有凸起阵列结构。

其中，以第一摩擦层和第二摩擦层相对的表面构成摩擦界面为例，构成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上可以设置有凸起阵列结构，凸起阵列结构使构成摩擦界面的两个表面在外力作用下相互接触时具有更大的接触面积，当外力作用减小或消失时，能够使得两个表面快速充分的分离，从而有助于提高该传感器的信号输出。因此，该传感器10 简单易实现，并且灵敏感度高，成本低。

进一步地，在本实用新型的实施例中，如图2所示，本实用新型实施例的传感器 10还包括：加强层500。其中，加强层500设置于第一电极层与第一摩擦层之间，避免因局部受力过大使摩擦界面不易分离，从而能够加快摩擦界面的分离速度，避免影响传感器信号输出的情况发生，加强传感器对心跳等微小动作的信号输出。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，屏蔽层100为导电薄膜材料，导电薄膜材料包含ITO、FTO、导电布、金属薄膜、合金薄膜、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、银纳米线中的一种或多种。

可以理解的是，屏蔽层100设置在绝缘层200的外侧，并且屏蔽层100与正电极的位置相对应，不必覆盖负电极层。屏蔽材料可以为导电薄膜，其中，屏蔽材料可以为ITO、FTO、导电布、金属薄膜、合金薄膜、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、银纳米线等具有导电性能的薄膜。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，绝缘层200的厚度范围可以为5um-500um，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置，在此不作具体限定。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，绝缘层200可以为双面带胶或单面带胶的绝缘膜，绝缘膜的材料包含PET、PP、TPU、PE中的一种或多种绝缘材料。

也就是说，绝缘层200可以为绝缘薄膜，厚度5μm～500μm，也可以为PET、PP、TPU、 PE等绝缘材料，在本实用新型的实施例中，为了便于绝缘层200粘贴组装，绝缘材料可以优选双面带胶或单面带胶的绝缘膜，例如PET基底的单面胶或双面胶。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，屏蔽层100和绝缘层200可以形成一体式的复合导电层。也就是说，屏蔽层100和绝缘层200可以融成一体，从而提高封装效果，有效地实现摩擦发电机外部整体的包裹屏蔽。

其中，在本实用新型的一个实施例中，复合导电层的材料为镀ITO的PET，其中， ITO为导电材料，起屏蔽层的作用。PET为绝缘材料，起绝缘层的作用。

也就是说，可以选择导电复合材料同时构成传感器10的屏蔽层与绝缘层，例如镀 ITO的PET，其中ITO为导电材料，可以作为传感器10的屏蔽层100，PET为绝缘材料，作为传感器的绝缘层200，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。

根据本实用新型实施例提出的用于生理监测的传感器，与现有的用于呼吸、心跳等生理信号检测的传感器相比，其绝缘层包覆第二电极层远离第一电极层的部分表面，并且屏蔽层覆盖于绝缘层远离第二电极层的一侧表面，实现半包屏蔽的目的，不但减少了屏蔽层的面积，简化了组装工艺，而且降低了物料成本和工艺成本，降低了传感带的厚度，提高了其柔韧性，有效降低了成本，同时保证了传感器的性能要求。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。