脉搏监测装置及系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于医疗监控仪器【技术领域】。本实用新型公开了一种脉搏监测装置，包括：柔性固定带，柔性固定带环设在待测脉搏处；脉搏传感器，脉搏传感器位于柔性固定带的整个内侧表面上；主机，主机与脉搏传感器电性连接。本实用新型还公开另一种脉搏监测系统，包括：脉搏监测装置；转发装置，转发装置的输入端与脉搏监测装置的输出端通过无线通讯的方式连接；移动终端，移动终端的输入端与转发装置的输出端通过无线通讯的方式连接。
【专利说明】脉搏监测装置及系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于医疗监测设备【技术领域】，具体涉及一种脉搏监测装置和一种脉搏监测系统。
【背景技术】
[0002]随着社会老龄化程度的提高，越来越多的老年人需要在家进行长期的医疗监护，尤其是一些长期患有心脏疾病的人或长期卧床的老人，更需要对他们的一些重要生命体征(如脉搏)进行实时监测，以便在发生紧急状况时能及时进行救护。
[0003]另外，随着人们生活节奏的加快及工作压力的增加，心脏病的发病率不断增加。由于心脏病发作带有很大的偶然性和突发性，将心脏病监护从医院扩展到社区、家庭，利用当前日益普及的网络技术对心脏病人实施远程监护，不论是从减轻病人的经济负担，提高对病情的早期预防能力，还是从增强医院的服务能力来说，都具有非常重要的现实意义和推广价值。现有的脉搏监测设备通常采用压敏元件制成的压力传感器实现，具有工艺复杂，制造成本高，设备笨重，不轻便易携及易误报、漏报等缺点。
实用新型内容
[0004]本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。
[0005]为此，本实用新型的一个目的在于提出一种具有轻便易携、监测准确度高的脉搏监测装置。
[0006]本实用新型的另一个目的在于提出一种能够远程监测的脉搏监测系统。
[0007]为实现上述目的，本实用新型一个实施例的脉搏监测装置，包括:柔性固定带，所述柔性固定带环设在待测脉搏处；脉搏传感器，所述脉搏传感器为满布在所述柔性固定带的整个内侧表面上的摩擦发电机或氧化锌纳米发电机，用于感测脉搏信号并将其转换为电信号；主机，所述主机与所述脉搏传感器电性连接，用于处理所述脉搏传感器产生的电信号并显示处理结果。
[0008]上述实施例的脉搏监测装置，至少具有如下优点:
[0009](I)采用自发电的摩擦发电机或氧化锌纳米发电机作为脉搏传感器，无需另外装载电池，体积小，质量轻，携带方便无负担。
[0010](2)脉搏传感器遍布柔性固定带的内侧，与待测脉搏处(腕部)大面积地贴合，一方面能够同时测出多条经络的脉搏信号，具有监测全面的优点，另一方面即使用户佩戴脉搏监测装置时出现转动挪位，也不影响监测脉搏信号，具有监测连续、不间断的优点。因此，该脉搏监测装置具有监测准确度高的优点。
[0011]本实用新型的脉搏监测装置还可以进一步地具有如下技术特征:
[0012]可选地，所述脉搏传感器包括一个整体的、覆盖所述柔性固定带的整个内侧表面的摩擦发电机或者氧化锌纳米发电机。[0013]可选地，所述脉搏传感器包括均布在所述柔性固定带的整个内侧表面的成阵列排布的多个摩擦发电机或者氧化锌纳米发电机。
[0014]可选地，所述摩擦发电机为三层、四层或五层结构，且所述摩擦发电机包括形成摩擦界面的两个表面以及作为信号输出端的两个电极层；所述氧化锌纳米发电机为四层或五层结构，且所述氧化锌纳米发电机包括一层氧化锌纳米阵列、至少一层高分子聚合物绝缘层及作为信号输出端的两个电极层。
[0015]可选的，所述形成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设有微纳结构。
[0016]可选地，所述主机具体包括:壳体；主控电路板，所述主控电路板设在所述壳体内部，所述主控电路板与所述脉搏传感器电性连接，用于处理来自所述脉搏传感器的电信号；显示屏，所述显示屏嵌设在所述壳体中，所述显示屏与所述主控电路板电性连接，用于显示所述主控电路板的处理结果。
[0017]可选地，所述主控电路板具体包括:信号采集电路，所述信号采集电路的输入端与所述脉搏传感器的输出端相连，用于采集所述脉搏传感器产生的电信号；信号分析电路，所述信号分析电路的输入端与所述信号采集电路的输出端相连，用于将所述信号采集电路输出的电信号进行计算、处理和分析；第一无线发射电路，所述第一无线发射电路的输入端与所述信号分析电路的输出端相连，用于将所述信号分析电路输出的电信号进行无线发射；显示电路，所述显示电路的输入端与所述信号分析电路的输出端相连，所述显示电路的输出端与所述显示屏相连，用于将所述信号分析电路输出的电信号进行图像显示处理后传递给所述显示屏进行显示；控制按钮，所述控制按钮的输出端与所述信号分析电路的输入端相连，用于给信号分析电路输入控制电信号；第一电源电路，所述第一电源电路的输出端分别与所述信号采集电路、信号分析电路、第一无线发射电路、显示电路和控制按钮的电源输入端相连，用于为其提供电能。
[0018]可选地，所述信号采集电路具体包括:滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述脉搏传感器的输出端相连，用于将所述脉搏传感器产生的电信号中的干扰信号滤除；放大电路，所述放大电路的输入端与所述滤波电路的输出端相连，用于将所述滤波电路输出的电信号进行放大处理；模数转换电路，所述模数转换电路的输入端与所述放大电路的输出端相连，用于将所述放大电路输出的模拟电信号转换为数字电信号。
[0019]可选地，该脉搏监测装置还包括:供充电使用的充电接口。
[0020]为实现上述目的，本实用新型一个实施例的脉搏监测系统，包括:脉搏监测装置，所述脉搏监测装置为上文公开的任一种脉搏监测装置；转发装置，所述转发装置的输入端与所述脉搏监测装置的输出端通过无线通讯的方式连接，用于将所述脉搏监测装置发送过来的信号进行存储和转发；移动终端，所述移动终端的输入端与所述转发装置的输出端通过无线通讯的方式连接，用于收取所述转发装置发送过来的信息，以提示移动终端的使用者。
[0021]上述实施例的脉搏监测系统中，脉搏监测装置监测将被监测人员的脉搏，以无线通讯方式传递给移动终端的监测人员，实现了远程实时监测，使得被监测人员得到密切的医疗关注，同时减少了监测人员的工作量，特别适用于一个医护人员同时照顾多个患者等情况。
[0022]本实用新型的脉搏监测系统还可以进一步地具有如下技术特征:[0023]可选地，所述转发装置具体包括:无线接收电路，所述无线接收电路的输入端与所述脉搏监测装置的输出端通过无线通讯的方式相连，用于接收所述脉搏监测装置输出的信号；中央处理电路，所述中央处理电路的输入端与所述无线接收电路的输出端相连，用于将所述无线接收电路输出的信号进行处理；存储电路，所述存储电路的输入端与所述中央处理电路的输出端相连，用于将所述中央处理电路输出的信号进行存储；第二无线发射电路，所述第二无线发射电路的输入端与所述中央处理电路的输出端相连，用于将所述中央处理电路输出的信号发送给所述移动终端，以提示所述移动终端的使用者；第二电源电路，所述第二电源电路的输出端分别与所述无线接收电路、中央处理电路、存储电路和第二无线发射电路的电源端相连，用于为其提供电能。
[0024]本实用新型的附加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。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0026]图1是本实用新型一个实施例的脉搏监测装置的结构示意图；
[0027]图2是本实用新型一个实施例的内侧设有整体式脉搏传感器的柔性固定带的平铺示意图；
[0028]图3是本实用新型一个实施例的内侧设有阵列式脉搏传感器的柔性固定带的平铺示意图；
[0029]图4是本实用新型一个实施例的脉搏监测装置中的主机的结构示意图；
[0030]图5是本实用新型一个实施例的脉搏监测装置中的主控电路板的结构框图；
[0031]图6是本实用新型一个实施例的脉搏监测装置中的信号采集电路的结构框图；
[0032]图7是本实用新型一个实施例的带充电接口的脉搏监测装置的结构示意图；
[0033]图8是本实用新型一个实施例的脉搏监测系统的结构框图；
[0034]图9是本实用新型一个实施例的脉搏监测系统中的转发装置的结构框图；
[0035]图10是本实用新型一个实施例的第一类摩擦发电机的结构示意图；
[0036]图11是本实用新型一个实施例的第二类摩擦发电机的结构示意图；
[0037]图12是本实用新型一个实施例的第三类摩擦发电机的结构示意图；
[0038]图13是本实用新型一个实施例的第四类摩擦发电机的结构示意图；
[0039]图14a和图14b分别是本实用新型一个实施例的第一类氧化锌纳米发电机的立体结构示意图和剖面示意图；
[0040]图15a和图15b分别是本实用新型一个实施例的第二类氧化锌纳米发电机的立体结构示意图和剖面示意图。
【具体实施方式】
[0041]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。
[0042]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺
时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0043]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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0044]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，或一体地连接；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。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。
[0045]本实用新型第一方面旨在提出一种脉搏监测装置。
[0046]如图1所示，根据本实用新型一个实施例的脉搏监测装置，可以包括:柔性固定带
1、脉搏传感器2和主机3。具体地:
[0047]柔性固定带I通常环绕地、紧贴地设置在待监测人员的腕部、臂部或踝部。柔性固定带I的端部可以带有粘扣或卡扣以调节松紧程度，其【具体实施方式】不限于此，可以根据本领域技术人员的设计需要进行选择。
[0048]脉搏传感器2布满在柔性固定带I的整个内侧表面上。脉搏传感器2是一种软接触式的脉搏传感器，用于感测脉搏信号并将其转为电信号。该脉搏传感器2可以包括一个整体的、大致覆盖柔性固定带I的整个内侧表面的摩擦发电机或者氧化锌纳米发电机，如图2所示。该脉搏传感器2还可以包括均布在柔性固定带I的整个内侧表面的成阵列排布的多个摩擦发电机或者氧化锌纳米发电机，如图3所示。上述两种设置方式可以防止脉搏监测装置发生位移时，脉搏传感器不能准确的感知脉搏的跳动所造成的误差，但是本方案并不限于此。摩擦发电机可以为三层、四层或五层结构，且每个结构的摩擦发电机都包括形成摩擦界面的两个表面以及作为信号输出端的两个电极层，其中，形成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设有微纳结构。氧化锌纳米发电机可以为四层或五层结构，且每个结构的氧化锌纳米发电机都包括一层氧化锌纳米阵列、至少一层高分子聚合物绝缘层及作为信号输出端的两个电极层。摩擦发电机及氧化锌纳米发电机的具体结构及原理将在后面进行详细介绍。
[0049]主机3与脉搏传感器2电性连接，用于处理脉搏传感器2产生的电信号并显示处理结果。主机3可以如图1所示的由柔性固定带I固定在待测脉搏处，也可分立地设置待测脉搏处周围其他地方，而通过导线与脉搏传感器电性连接。如图4所示，该主机3具体可以包括壳体31、主控电路板32和显示屏33。壳体31起到固定和保护主控电路板32和显示屏33的作用。壳体31上还可以设置容纳显示屏33及控制按钮等部件的窗口，具体设计可以根据本领域技术人员的设计需要进行选择。主控电路板32设在壳体31内部。主控电路板32与脉搏传感器2电性连接，用于处理来自脉搏传感器2的电信号。显示屏33嵌设在壳体31中。显示屏33与主控电路板32电性连接，用于显示主控电路板32的处理结果。例如，显示屏33可以根据需要显示脉搏跳动的次数、时间及波形等相关信息。显示屏33可以为LCD显示屏、OLED显示屏，但不限于此，其具体类型可以根据本领域技术人员的设计需要进行选择。
[0050]其中，如图5所示，主控电路板32具体可以包括:信号采集电路321、信号分析电路322、第一无线发射电路323、显示电路324、控制按钮325和电源电路326。信号采集电路321的输入端与脉搏传感器2的输出端相连，用于采集脉搏传感器2产生的电信号。信号分析电路322的输入端与信号采集电路321的输出端相连，用于将信号采集电路321输出的电信号进行计算、处理和分析。例如，信号分析电路322可以计算脉搏周期或频率，记载脉搏跳动强度并进行处理，提取出脉搏信号波形图，然后将实际监测的脉搏信号波形图与正常脉搏信号进行对比，分析是否存在脉搏异常的现象。信号分析电路322可以通过本领域技术人员熟知的各种硬件芯片、单片机或电路实现。第一无线发射电路323的输入端与信号分析电路322的输出端相连，用于将信号分析电路322输出的电信号进行无线发射。显示电路324的输入端与信号分析电路322的输出端相连，显示电路324的输出端与显示屏33相连。显示电路324用于将信号分析电路322输出的电信号进行图像显示处理后传递给显示屏33进行显示。控制按钮325的输出端与信号分析电路322的输入端相连，用于给信号分析电路322输入控制电信号。电源电路326的输出端分别与信号采集电路321、信号分析电路322、第一无线发射电路323、显示电路324和控制按钮325的电源输入端相连，用于为上述电路提供电能。
[0051]可选地，如图6所示，信号采集电路321具体可以包括:滤波电路3211、放大电路3212和模数转换电路3213。其中，滤波电路3212的输入端与脉搏传感器2的输出端相连，用于将脉搏传感器2产生的电信号中的干扰信号滤除。放大电路3212的输入端与滤波电路3211的输出端相连，用于将滤波电路3211输出的电信号进行放大处理；模数转换电路3213的输入端与放大电路3212的输出端相连，用于将放大电路3212输出的模拟电信号转换成适合信号分析电路处理的数字电信号。上述电路可以根据本领域技术人员的设计需要进行选择，并不限于此。
[0052]可选地，本实用新型一个实施例的脉搏监测装置还设置有供充电使用的充电接口4，如图7所示。该充电接口 4设置在主机3的侧面，但充电接口 4的位置并不限于此，本领域技术人员可以根据本领域技术人员的设计需要进行选择。充电接口的类型也可以根据本领域技术人员的需要进行选择，例如:可以选用普通USB接口，min1-USB接口等，但并不限于此。该充电接口 4可以用于为第一电源电路326充电。
[0053]本实用新型的脉搏监测装置测试的结果可以为中医诊脉提供有效的参考信息，提高了中医切脉的可靠性，还可以用在运动、健身器材设备中的对使用者或病人进行相应脉搏监测。
[0054]本实用新型实施例的脉搏监测装置，至少具有如下优点:
[0055](I)采用自发电的摩擦发电机或氧化锌纳米发电机作为脉搏传感器，无需另外装载电池，体积小，质量轻，携带方便无负担。
[0056](2)脉搏传感器遍布柔性固定带的内侧，与待测脉搏处(腕部)大面积地贴合，一方面能够同时测出多条经络的脉搏信号，具有监测全面的优点，另一方面即使用户佩戴脉搏监测装置时出现转动挪位，也不影响监测脉搏信号，具有监测连续、不间断的优点。因此，该脉搏监测装置具有监测准确度高的优点。
[0057]本实用新型第二方面旨在提出一种脉搏监测系统。
[0058]如图8所示，根据本实用新型一个实施例的脉搏监测系统可以包括:脉搏监测装置100、转发装置200和移动终端300。其中，转发装置200的输入端与脉搏监测装置100的输出端通过无线通讯的方式连接，用于将脉搏监测装置100发送过来的信号进行存储和转发。移动终端300的输入端与转发装置200的输出端通过无线通讯的方式连接，用于收取转发装置200发送过来的信息，以提示移动终端300的使用者。
[0059]其中，如图9所示，转发装置200具体可以包括:无线接收电路210、中央处理电路220、存储电路230、第二无线发射电路240和第二电源电路250。无线接收电路210的输入端与脉搏监测装置100的输出端通过无线通讯的方式相连，用于接收脉搏监测装置100输出的信号，并将其发送中央处理电路220。中央处理电路220的输入端与无线接收电路210的输出端相连，用于将无线接收电路210输出的信号控制处理。存储电路230的输入端与中央处理电路220的输出端相连，用于将中央处理电路220输出的信号进行存储。第二无线发射电路240的输入端与中央处理电路220的输出端相连，用于将中央处理电路220输出的信号发送给移动终端300，以提示移动终端300的使用者。第二电源电路250的输出端分别与无线接收电路210、中央处理电路220、存储电路230和第二无线发射电路240的电源端相连，用于为上述电路提供电能。
[0060]该脉搏监测系统的具体工作过程如下:用户将该脉搏监测装置100佩戴于人体手腕处，通过设置在脉搏监测装置100的柔性固定带I处的脉搏传感器2 (即摩擦发电机和/或氧化锌纳米发电机)感知人体脉搏的跳动，直接将脉搏跳动的压力转换成电信号，并通过信号采集电路321对该电信号进行滤波、放大和模数转换等处理，得到最终的数字信号，然后通过信号分析电路322对其进行计算、处理和分析，得到分析结果，最终判定是否将该信号通过第一无线发射电路323发送给转发装置200。如果判定用户脉搏异常，信号分析电路322控制第一无线发射电路323将该信号发送给转发装置200。当转发装置200接收到该信号后，在中央处理电路220的控制下，存储电路230会将该信号进行存储，并由第二无线发射电路240发送给移动终端300，提示移动终端300的使用人。其中，用户脉搏跳动异常的判定可能不仅仅是用一个数值表示，而是用脉搏信号特征表示，例如脉搏周期或频率、脉搏跳动强度等。因此，脉搏异常可能是信号分析电路322分析的结果与预存的使用者的脉搏信号特征不匹配。
[0061]本实用新型实施例的脉搏监测系统实现了对佩带有脉搏监测装置的用户的身体状况的实时准确的监测，并且使身处异地的监护人也能对病人的身体状况准确及时的掌握，使监护人能更安心的工作、学习。
[0062]为使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面结合图10至图13具体介绍本实用新型实施例中的多种结构的摩擦发电机。
[0063]在本实用新型的一个实施例中，可采用如图10所示的具有三层结构的摩擦发电机。如图10所示，摩擦发电机包括:依次层叠的第一电极层1001，第一高分子聚合物绝缘层1002和第二电极层1003。其中，第二电极层1003与第一电极层1001构成摩擦发电机的两个输出电极。优选地，为了进一步提高摩擦发电机的发电效率，第一高分子聚合物绝缘层1002和第二电极层1003相对设置的两面中的至少一个面上设置有微纳结构1000。
[0064]根据本实用新型的一个实施例，第一高分子聚合物绝缘层1002为选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。
[0065]根据本实用新型的一个实施例，第一电极层1001所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钮、招、镍、铜、钛、铬、锡、铁、猛、钥、钨或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0066]根据本实用新型的一个实施例，第二电极层1003所用材料是金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0067]根据实用新型 申请人:的研究发现，金属与高分子聚合物摩擦，金属更易失去电子，因此采用金属电极与高分子聚合物摩擦也能提高能量输出。因此，上述的摩擦发电机主要通过金属(第二电极层1003)与聚合物(第一高分子聚合物绝缘层1002)之间的摩擦来产生电能，主要利用了金属容易失去电子的特性，使第二电极层1003与第一电极层1001之间形成感应电场，从而产生电压和/或电流进行发电。
[0068]下面具体介绍一下如图10所示的摩擦发电机的工作过程。当该摩擦发电机的各层受到外力时，摩擦发电机中的第二电极层1003与第一高分子聚合物绝缘层1002表面相互摩擦产生静电荷，从而导致第一电极层1001和第二电极层1003之间出现电势差。由于第一电极层1001和第二电极层1003之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层1001和第二电极层1003之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层1001和第二电极层1003之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。因此，可以在外电路中形成交流电信号。
[0069]在本实用新型的一个实施例中，可采用如图11所示的具有四层结构的摩擦发电机。如图11所示，摩擦发电机包括:依次层叠的第一电极层2001，第一高分子聚合物绝缘层2002，第二高分子聚合物绝缘层2004和第二电极层2003。其中，第二电极层2003与第一电极层2001构成摩擦发电机的两个输出电极。优选地，第一高分子聚合物绝缘层2002和第二高分子聚合物绝缘层2004相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳结构(图中未示出)。
[0070]根据本实用新型的一个实施例，第一高分子聚合物绝缘层2002和第二高分子聚合物绝缘层2004分别为选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。
[0071]根据本实用新型的一个实施例，第一电极层2001和第二电极层2003所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、猛、钥、鹤或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0072]其中，第一高分子聚合物绝缘层2002和第二高分子聚合物绝缘层2004的材质可以相同，也可以不同。如果两层高分子层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小。根据本实用新型的一个实施例，第一高分子聚合物绝缘层2002和第二高分子聚合物绝缘层2004材质不同。
[0073]下面具体介绍一下如图11所示的摩擦发电机的工作过程。当该摩擦发电机的各层受到外力时，摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层2002和第二高分子聚合物绝缘层2004表面相互摩擦产生静电荷，从而导致第一电极层2001和第二电极层2003之间出现电势差。由于第一电极层2001和第二电极层2003之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层2001和第二电极层2003之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层2001和第二电极层2003之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。因此可以在外电路中形成交流电信号。
[0074]在本实用新型的一个实施例中，可采用如图12所示的具有五层结构的摩擦发电机。如图12所示，摩擦发电机包括依次层叠的:第一电极层3001，第一高分子聚合物绝缘层3002，居间薄膜层3005，第二高分子聚合物绝缘层3004和第二电极层3003。其中，第二电极层3003与第一电极层3001构成摩擦发电机的两个输出电极。根据本实用新型的一个实施例，第一高分子聚合物绝缘层3002与居间薄膜层3005相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳结构，和/或，第二高分子聚合物绝缘层3004与居间薄膜层3005相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳结构(图中未示出)。
[0075]根据本实用新型的一个实施例，第一高分子聚合物绝缘层3002和第二高分子聚合物绝缘层3004和居间薄膜层3005分别为选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。
[0076]根据本实用新型的一个实施例，第一高分子聚合物绝缘层3002、第二高分子聚合物绝缘层3004和居间薄膜层3005材质可以相同，也可以不同。如果三层高分子聚合物绝缘层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小。优选地，第一高分子聚合物绝缘层3002、第二高分子聚合物绝缘层3004材料相同，第一高分子聚合物绝缘层3002和居间薄膜层3005材质不同。
[0077]根据本实用新型的一个实施例，第一电极层3001和第二电极层3003所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、猛、钥、鹤或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0078]下面具体介绍一下如图12所示的摩擦发电机的工作原理。当该摩擦发电机的各层受到外力时，摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层3002与居间薄膜层3005相互摩擦产生静电荷，和/或，第二高分子聚合物绝缘层3004与居间薄膜层3005相互摩擦产生静电荷，从而导致第一电极层3001和第二电极层3003之间出现电势差。由于第一电极层3001和第二电极层3003之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层3001和第二电极层3003之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层3001和第二电极层3003之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。因此可以在外电路中形成交流电信号。
[0079]在本实用新型的一个实施例中，可采用如图13所示的另一种具有五层结构的摩擦发电机。如图13所示，摩擦发电机包括依次层叠的:第一电极层4001，第一高分子聚合物绝缘层4002，居间电极层4006，第二高分子聚合物绝缘层4004和第二电极层4003。其中，第一电极层4001和第二电极层4003共同构成摩擦发电机的一个输出电极，居间电极层4006构成摩擦发电机的另一个输出电极。优选地，第一高分子聚合物绝缘层4002与居间电极层4006相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳结构，和/或，第二高分子聚合物绝缘层4004与居间电极层4006相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳结构(图中未示出)。
[0080]根据本实用新型的一个实施例，第一高分子聚合物绝缘层4002和第二高分子聚合物绝缘层4004分别为选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。
[0081]根据本实用新型的一个实施例，第一高分子聚合物绝缘层4002和第二高分子聚合物绝缘层4004材质可以相同，也可以不同。优选的，第一高分子聚合物绝缘层4002和第二高分子聚合物绝缘层4004相同，能减少材料种类，使本实用新型的制作更加方便。
[0082]根据本实用新型的一个实施例，第一电极层4001和第二电极层4003所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、猛、钥、鹤或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0083]根据本实用新型的一个实施例，居间电极层4006所用材料是金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0084]下面具体介绍一下如图13所示的摩擦发电机的工作过程。当该摩擦发电机的各层受到外力时，摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层4002与居间电极层4006相互摩擦产生静电荷，和/或，第二高分子聚合物绝缘层4004与居间电极层4006相互摩擦产生静电荷，从而导致第一电极层4001和第二电极层4003之间出现电势差。由于第一电极层4001和第二电极层4003之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层4001和第二电极层4003之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层4001和第二电极层4003之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。因此可以在外电路中形成交流电信号。
[0085]为使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面结合图14a至图15b具体介绍本实用新型实施例中的多种结构的氧化锌纳米发电机。
[0086]本实用新型的第一种结构的氧化锌纳米发电机如图14a和图14b所示。该氧化锌纳米发电机包括:依次层叠设置的第一电极层5001，第一高分子聚合物绝缘层5002，氧化锌纳米阵列5000以及第二电极层5003。其中，第一电极层5001设置在第一高分子聚合物绝缘层5002的第一侧表面上；其中，氧化锌纳米阵列5000垂直生长在第二电极层5003上且氧化锌纳米阵列5000的另一端设置有第一高分子聚合物绝缘层5002的第二侧表面；其中，第一电极层5001和第二电极层5003构成氧化锌纳米发电机的两个输出端。
[0087]其中，第一高分子聚合物绝缘层5002为选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。
[0088]其中，第一电极层5001所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0089]其中，第二电极层5003所用材料是金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、猛、钥、鹤或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0090]下面具体介绍一下该氧化锌纳米发电机的工作原理。当该氧化锌纳米发电机受到外力(例如撞击)时，氧化锌纳米线阵列60发生弯曲而处于拉伸状态，由于氧化锌材料压电效应的存在，故将会在氧化锌纳米线阵列60的顶端产生高的电势，在氧化锌纳米线阵列60的底部产生低的电势。此时，如果外电路是导通状态，第一电极层5001与第二电极层5003通过外电路连接，那么自由电子将从电势较低的底部的第二电极层5003流向电势较高的顶部的第一电极层5001，从而在外电路中形成电流信号。而氧化锌纳米线阵列60 —侧的第一高分子聚合物绝缘层5002将防止电子在内部中和。当本实用新型的氧化锌纳米发电机各层恢复到原来状态时，氧化锌纳米发电机中的各层也恢复其原来的平板状态，因氧化锌材料压电效应的存在将会在氧化锌纳米线阵列的顶端与底端之间再次产生电势差，这时自由电子将从第一电极层5001经由外电路流回到原来的第二电极层5003上，从而在外电路中形成反向电流。
[0091]本实用新型的第二种结构的氧化锌纳米发电机如图15a和图15b所示。如图所示，该氧化锌纳米发电机包括:第一电极层6001、第一高分子聚合物绝缘层6002、氧化锌纳米线阵列6000、第二高分子聚合物绝缘层6004和第二电极层6003。其中，第一电极层6001设置在第一高分子聚合物绝缘层6002的第一侧表面上；其中，第二电极层6003设置在第二高分子聚合物绝缘层6004的第一侧表面上；其中，氧化锌纳米线阵列6000垂直生长在第二高分子聚合物绝缘层6004的第二侧表面上且氧化锌纳米线阵列6000的另一端设置有第一高分子聚合物绝缘层6002的第二侧表面。其中，第一电极层6001和第二电极层6003构成氧化锌纳米发电机的两个输出端。
[0092]其中，第一高分子聚合物绝缘层6002和第二高分子聚合物绝缘层6004分别为选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。
[0093]其中，第一电极层6001和第二电极层6003所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0094]下面具体介绍一下该氧化锌纳米发电机的工作原理。当该氧化锌纳米发电机受到外力(例如撞击)时，氧化锌纳米线阵列6000发生弯曲而处于拉伸状态，由于氧化锌材料压电效应的存在，故将会在氧化锌纳米线阵列6000的顶端产生高的电势，在氧化锌纳米线阵列6000的底部产生低的电势。此时，如果外电路是导通状态，第一电极层6001与第二电极层6003通过外电路连接，那么自由电子将从电势较低的底部的第二电极层6003流向电势较高的顶部的第一电极层6001，从而在外电路中形成电流信号。而氧化锌纳米线阵列6000两侧的第一高分子聚合物绝缘层6002和第二高分子聚合物绝缘层6004将防止电子在内部中和。当本实用新型的氧化锌纳米发电机各层恢复到原来状态时，氧化锌纳米发电机中的各层也恢复其原来的平板状态，因氧化锌材料压电效应的存在将会在氧化锌纳米线阵列的顶端与底端之间再次产生电势差，这时自由电子将从第一电极层6001经由外电路流回到原来的第二电极层6003上，从而在外电路中形成反向电流。
[0095]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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0096]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不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下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。
【权利要求】
1.一种脉搏监测装置，其特征在于，包括: 柔性固定带，所述柔性固定带环设在待测脉搏处； 脉搏传感器，所述脉搏传感器为满布在所述柔性固定带的整个内侧表面上的摩擦发电机或氧化锌纳米发电机； 主机，所述主机与所述脉搏传感器电性连接。
2.根据权利要求1所述的脉搏监测装置，其特征在于，所述脉搏传感器包括一个整体的、覆盖所述柔性固定带的整个内侧表面的摩擦发电机或者氧化锌纳米发电机。
3.根据权利要求1所述的脉搏监测装置，其特征在于，所述脉搏传感器包括均布在所述柔性固定带的整个内侧表面的成阵列排布的多个摩擦发电机或者氧化锌纳米发电机。
4.根据权利要求1-3任一项所述的脉搏监测装置，其特征在于， 所述摩擦发电机为三层、四层或五层结构，且所述摩擦发电机包括形成摩擦界面的两个表面以及作为信号输出端的两个电极层； 所述氧化锌纳米发电机为四层或五层结构，且所述氧化锌纳米发电机包括一层氧化锌纳米阵列、至少一层高分子聚合物绝缘层及作为信号输出端的两个电极层。
5.根据权利要求4所述的脉搏监测装置，其特征在于，所述形成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设有微纳结构。
6.根据权利要求1-3任一项所述的脉搏监测装置，其特征在于，所述主机具体包括: 壳体； 主控电路板，所述主控电路板设在所述壳体内部，所述主控电路板与所述脉搏传感器电性连接； 显示屏，所述显示屏嵌设在所述壳体中，所述显示屏与所述主控电路板电性连接。
7.根据权利要求6所述的脉搏监测装置，其特征在于，所述主控电路板具体包括: 信号采集电路，所述信号采集电路的输入端与所述脉搏传感器的输出端相连； 信号分析电路，所述信号分析电路的输入端与所述信号采集电路的输出端相连； 第一无线发射电路，所述第一无线发射电路的输入端与所述信号分析电路的输出端相连； 显示电路，所述显示电路的输入端与所述信号分析电路的输出端相连，所述显示电路的输出端与所述显示屏相连； 控制按钮，所述控制按钮的输出端与所述信号分析电路的输入端相连； 第一电源电路，所述第一电源电路的输出端分别与所述信号采集电路、信号分析电路、第一无线发射电路、显示电路和控制按钮的电源输入端相连。
8.根据权利要求7所述的脉搏监测装置，其特征在于，所述信号采集电路具体包括: 滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述脉搏传感器的输出端相连； 放大电路，所述放大电路的输入端与所述滤波电路的输出端相连； 模数转换电路，所述模数转换电路的输入端与所述放大电路的输出端相连。
9.根据权利要求1-3任一项所述的脉搏监测装置，其特征在于，还包括:供充电使用的充电接口。
10.一种脉搏监测系统，其特征在于，包括: 脉搏监测装置，所述脉搏监测装置为权利要求1-8任一项所述的脉搏监测装置；转发装置，所述转发装置的输入端与所述脉搏监测装置的输出端通过无线通讯的方式连接； 移动终端，所述移动终端的输入端与所述转发装置的输出端通过无线通讯的方式连接。
11.根据权利要求10所述的脉搏监测系统，其特征在于，所述转发装置具体包括:无线接收电路，所述无线接收电路的输入端与所述脉搏监测装置的输出端通过无线通讯的方式相连； 中央处理电路，所述中央处理电路的输入端与所述无线接收电路的输出端相连； 存储电路，所述存储电路的输入端与所述中央处理电路的输出端相连； 第二无线发射电路，所述第二无线发射电路的输入端与所述中央处理电路的输出端相连； 第二电源电路，所述第二电源电路的输出端分别与所述无线接收电路、中央处理电路、存储电路和第二无线 发射电路的电源端相连。
【文档编号】A61B5/0245GK203763070SQ201420031141
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】徐传毅 申请人:纳米新能源（唐山）有限责任公司