可监测皮肤生理信号的水凝胶基可穿戴变色传感器

本技术属于可穿戴设备领域，具体涉及用于监测皮肤生理信号的变色传感器。

背景技术：

1、通过可穿戴健康监测设备实时对皮肤生理信号进行分析判断，可提升健康与疾病防治水平。但是，大多数用于可穿戴健康监测设备的柔性电子器件是将皮肤生理信号转化为电信号，需要大量外部仪器设备对转化后的电信号进行收集分析，导致监测过程繁琐复杂。可穿戴变色传感器是将生理信号直接转变为肉眼可见的光学信号，在监测过程中实时性更强，成为健康监测设备的重要组成部分。

2、国内外研发的可穿戴变色传感器，一方面通过引入可逆变色材料实现对生理信号的连续监测，例如中国专利cn109425428a公开的可穿戴uv暴露传感器、cn106521987a公开的ph敏感变色面料等；另一方面通过引入粘附性基底材料实现对生理信号的长期稳定监测，例如中国专利cn114149544a公开的粘性光子晶体水凝胶传感器、cn109331216a公开的快速止血水凝胶。但是目前的技术瓶颈在于，此类变色传感器在同时监测多个信号时，一般是采用能够响应不同生理信号的变色材料，存在信息干扰且无法连续响应的问题。为此，中国专利cn214906799u公开的可检测温度的体温贴采用了由导热层、温变层和可视层形成的复合层结构，且温变层包含多组温变区。但是，该专利的复合层结构设计导致皮肤不易与变色材料进行能量交换和传递，并不适用于同时监测uv、ph和温度的传感器，且响应速度较慢。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种可监测皮肤生理信号的水凝胶基可穿戴变色传感器。

2、为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

3、该变色传感器包括水凝胶基底以及设置在水凝胶基底上的多个填充槽，填充槽内设置有用于响应皮肤生理信号的变色染料固结体。

4、优选的，所述变色染料固结体是通过将变色染料经有机溶剂润湿或分散后进行干燥(干燥的主要目的是去除有机溶剂)而形成的。

5、优选的，所述有机溶剂选自丙酮、乙酸乙酯、领苯二甲酸酯等中的一种或多种，可采用溶剂成分相同或相似的指甲油代替。

6、优选的，所述水凝胶基底上的不同填充槽内分别含有用于响应ph、紫外线(uv)、温度等中的多种不同皮肤生理信号的变色染料。

7、优选的，所述水凝胶基底上的不同填充槽内分别含有用于响应不同温度区间的变色染料。

8、优选的，所述水凝胶基底采用聚丙烯酸水凝胶制成。

9、优选的，所述水凝胶基底由丙烯酸、丙烯酰胺和单宁酸于模具中交联而成。

10、优选的，所述变色传感器还包括阻水保护膜，阻水保护膜设置在水凝胶基底不与皮肤贴合的表面上。

11、优选的，所述填充槽位于所述不与皮肤贴合的表面上，阻水保护膜覆盖填充槽外侧的水凝胶基底表面区域。

12、优选的，所述阻水保护膜为塑料薄膜。

13、优选的，所述变色染料固结体与皮肤的间隔距离为0.5-1.5mm。

14、上述水凝胶基可穿戴变色传感器的制造模具，该模具包括上封板、下封板及位于上、下封板之间的模具半封闭内部空间，所述内部空间中设置有与上封板或下封板相连的多个并行间隔排列的定型板。

15、本实用新型的有益效果体现在：

16、本实用新型的可穿戴变色传感器采用水凝胶作为基底材料，并通过设置多个填充槽，使得变色材料可以针对该基底材料的皮肤贴合粘附区域的信号进行快速响应，达到了对多个皮肤生理信号连续且无干扰的进行实时及长期稳定监测的效果。

17、进一步的，本实用新型中通过引入阻水保护膜，可以减少水凝胶基底的水分损失，使得可穿戴变色传感器可多次与皮肤剥离-粘附，提升水凝胶基变色传感器在健康监测领域的使用性能和寿命。

18、进一步的，本实用新型中利用填充槽的深度(由模具结构决定)控制变色染料固结体与皮肤之间所间隔的基底水凝胶材料的厚度，不仅使得可穿戴变色传感器可独立且连续监测多个生理信号，而且可以保证用户在同一时间通过变色结果读取不同生理信号。

技术特征：

1.一种可监测皮肤生理信号的水凝胶基可穿戴变色传感器，其特征在于：该变色传感器包括水凝胶基底(8)以及设置在水凝胶基底(8)上的多个填充槽，填充槽内设置有用于响应皮肤生理信号的变色染料固结体。

2.根据权利要求1所述一种可监测皮肤生理信号的水凝胶基可穿戴变色传感器，其特征在于：所述变色染料固结体是通过将变色染料经有机溶剂润湿或分散后进行干燥而形成的。

3.根据权利要求1所述一种可监测皮肤生理信号的水凝胶基可穿戴变色传感器，其特征在于：所述水凝胶基底(8)上的不同填充槽内分别含有用于响应ph、紫外线、温度中的多种不同信号的变色染料。

4.根据权利要求1所述一种可监测皮肤生理信号的水凝胶基可穿戴变色传感器，其特征在于：所述水凝胶基底(8)上的不同填充槽内分别含有用于响应不同温度区间的变色染料。

5.根据权利要求1所述一种可监测皮肤生理信号的水凝胶基可穿戴变色传感器，其特征在于：所述水凝胶基底(8)采用聚丙烯酸水凝胶制成。

6.根据权利要求1所述一种可监测皮肤生理信号的水凝胶基可穿戴变色传感器，其特征在于：所述变色传感器还包括阻水保护膜，阻水保护膜覆盖填充槽外侧的水凝胶基底(8)表面区域。

7.根据权利要求1所述一种可监测皮肤生理信号的水凝胶基可穿戴变色传感器，其特征在于：所述变色染料固结体与皮肤的间隔距离为0.5-1.5mm。

技术总结
本技术公开了一种可监测皮肤生理信号的水凝胶基可穿戴变色传感器，包括水凝胶基底以及设置在水凝胶基底上的多个填充槽，填充槽内设置有用于响应皮肤生理信号的变色染料固结体。该传感器结构简单、加工容易，能够实现同时对多个生理信号进行快速监测。

技术研发人员：徐峰,韩斐
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：20220915
技术公布日：2024/1/12