脉搏监测装置的制造方法_2

文档序号:9735187阅读:来源:国知局
;条状凸起结构的横截面可以为半圆形、三角形、或矩形等各类形状。另外,凸起结构既可以是单一形状的凸起结构,例如,均为圆柱状的或均为棱柱状的凸起结构;或者,凸起结构也可以是复合形状的凸起结构,例如,既包含点状凸起结构,又包含条状凸起结构,当包含点状凸起结构时,又可以同时包含多种形状的点状凸起结构。图2a示出了一个半圆球状的凸起结构,图2b示出了一个横截面为半圆形的凸起结构,图2c示出了具有多个圆柱状凸起的单一型凸起结构,图2d示出了具有多个圆球状凸起的单一型凸起结构,图2e示出了同时具有多个圆柱状和圆球状凸起的复合型凸起结构。
[0036]其中,上述凸起结构中所包含的凸起的个数、形状和大小可以根据摩擦发电机的大小自由调整,另外,在确定凸起高度时,还要考虑舒适度的影响,因此,凸起不宜过高,以防止腕带整体过厚的情况发生,同时,为保证传感器信号的强度,凸起结构的高度也不宜过低;凸起结构的密度过低,可能导致凸起结构无法正确接触到脉搏跳动处,凸起结构过高,可能导致传感器信号增强效果减弱,其中,凸起结构的高度为0.5?5 mm,相邻凸起结构的边缘间距为I?20 mm。在保障舒适度的基础上,还可以适当进行外形、颜色等方面的美化。另外,凸起结构的设置方向既可以自由设置,也可以与待测脉搏的血管延伸方向一致,以便进一步提高监测效果,尤其是对于条状凸起结构来说,可以将条状凸起结构沿血管延伸方向设置。
[0037]下面详细介绍一下本发明中作为脉搏传感器的摩擦发电机的具体实现方式。
[0038]在本发明的一个实施例中,可采用如图3所示的具有三层结构的摩擦发电机。如图3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端。第一高分子聚合物绝缘层1002和第二电极层1003构成摩擦界面的两个相对面。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相对设置的两表面中的至少一个表面上设置有微纳结构1000。
[0039]根据本发明的一个实施例,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、再生海绵薄膜、纤维素海绵薄膜、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。
[0040]根据本发明的一个实施例,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、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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、铌合金或钽合金。
[0041]根据本发明的一个实施例,第二电极层1003所用材料与第一电极层1001所用的金属或合金材料相同。
[0042]下面具体介绍一下如图3所示的摩擦发电机作为传感器时的工作原理:当脉搏跳动时,该摩擦发电机的各层受到脉搏跳起时的按压作用,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。当脉搏跳下时,该摩擦发电机的各层恢复到原来状态,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。该交流电信号的频率反映了脉搏跳动的快慢,且该交流电信号的幅值反映了脉搏跳动的强弱,总之,通过监测该交流电信号的变化情况,就可以判断出待监测人员的脉搏跳动情况。
[0043]在本发明的一个实施例中,可采用具有四层结构的摩擦发电机,该摩擦发电机与图3中摩擦发电机的不同之处在于,该摩擦发电机在构成摩擦界面的两个相对面(即??第一高分子聚合物绝缘层1002和第二电极层1003之间)增加了一层第二高分子聚合物绝缘层,通过第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层进行摩擦,从而在第一电极层和第二电极层上感应出电荷。其他可以参考图3所示的三层结构的摩擦发电机,本领域技术人员可以较容易的理解其结构、材料与工作原理,此处不再赘述。
[0044]在本发明的一个实施例中,可采用具有五层结构的摩擦发电机,参考图3所示的三层结构的摩擦发电机,本领域技术人员可以较容易的理解其结构、材料与工作原理,此处不再赘述。例如,可以在具有四层结构的摩擦发电机的基础上,进一步在第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间增加一层居间薄膜层,利用居间薄膜层与第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层之间的摩擦,在第一电极层和第二电极层上感应出电荷。
[0045]在本发明的一个实施例中,可采用具有居间电极结构的摩擦发电机,参考图3所示的三层结构的摩擦发电机,本领域技术人员可以较容易的理解其结构、材料与工作原理,此处不再赘述。例如,可以在具有四层结构的摩擦发电机的基础上,进一步在第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间增加一层居间电极层,居间电极层能够与第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层之间进行摩擦,此时,第一电极层和第二电极层共同构成摩擦发电机的一个输出电极,居间电极层构成摩擦发电机的另一个输出电极。
[0046]上述几种结构的摩擦发电机均采用柔性材质制作,以便随着柔性腕带的弯曲程度而进行弯曲,从而与待监测部位相贴合。
[0047]另外,在本发明中,为了便于观察柔性脉搏传感器的监测结果,该脉搏监测装置还可以进一步包括与柔性脉搏传感器的输出端相连的显示器件,用于对柔性脉搏传感器的监测结果进行显示。具体地,显示器件包括中央处理器和显示屏。其中,中央处理器与脉搏传感器电性连接,用于处理脉搏传感器产生的电信号。显示屏用于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。
[0048]下面具体介绍一下中央处理器的具体结构。该中央处理器进一步包括:信号采集电路、信号分析电路、显示电路、控制按钮和电源电路。信号采集电路的输入端与脉搏传感器的输出端相连,用于采集脉搏传感器产生的电信号。信号分析电路的输入端与信号采集电路的输出端相连,用于将信号采集电路输出的电信号进行计算、处理和分析。例如,信号分析电路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。显示电路的输入端与信号分析电路的输出端相连,显示电路的输出端与显示屏相连。显示电路用于将信号分析电路输出的电信号进行图像显示处理后传递给显示屏进行显示。控制按钮的输出端与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。电源电路的输出端分别与信号采集电路、信号分析电路、显示电路和控制按钮的电源输入端相连,用于为上述电路提供电能。
[0049]可选地,上述信号采集电路具体可以包括:滤波电路、放大电路和模数转换电路。其中,滤波电路的输入端与脉搏传感器的输出端相连,用于将脉搏传感器产生的电信号中的干扰信号滤除。放大电路的输入端与滤波电路的输出端相连,用于将滤波电路输出的电信号进行放大处理;模数转换电路的输入端与放大电路的输出端相连,用于将放大电路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。
[0050]综上所述,本发明提供的脉搏监测装置至少具备如下优势:
[0051]首先,腕带以及脉搏传感器都是柔性的
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