[发明专利]一种基于石墨烯的贴附式皮肤传感器的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于石墨烯的贴附式皮肤传感器的制备方法，属于人体检测技术领域。首先将氧化石墨烯溶液滴涂或旋涂在水转印纸上，在水转印纸上形成氧化石墨烯层，采用激光照射方法，使氧化石墨烯层还原成为石墨烯传感层，将其放入水中，使石墨烯传感层下部的牺牲层和未被激光照射的干燥氧化石墨烯层脱落，留下柔性衬底层，在石墨烯传感层的端部设置导电材料，得到贴附式石墨烯皮肤传感器。本发明制备的皮肤传感器，其中的石墨烯传感层，石墨烯的图案可以进行个性化设计，其形状、尺寸均可根据需要进行调节，简洁美观。本发明制备的皮肤传感器可以轻易贴附在皮肤振动处，进行日常便携传感。

技术领域

本发明涉及一种基于石墨烯的贴附式皮肤传感器的制备方法，属于人体检测技术领域。

背景技术

皮肤表面的运动可以表征许多生理活动。比如可以用人体的呼吸所引起的胸部皮肤或腹部的皮肤的起伏、伸缩等变化，表征人体的呼吸频率、呼吸量等；心脏处皮肤振动还能表征心跳、心率等信息；人体喉咙部位的皮肤振动信息，可以表征人体说话、声带振动、吞咽、转头等脖部运动；人体手腕处皮肤振动信息，可以表征脉搏脉象、手腕转动等信息。

在呼吸检测方面，市面上的可穿戴式呼吸监测装置，大多采用陶瓷电容或陶瓷电阻传感器，将带有传感器的胸带或腹带绑在需要测量的身体部位，把呼吸的压力转化为传感器的电阻、电容的变化，再经导线传送至显示装置显示。这种设备的绷带的松紧程度不易掌控，过松会导致测量结果不准确，过紧又会引起被测量者身体不适且会减少胸带或腹带的使用寿命，不利于对被监测者进行实时监测。

在脉搏检测方面，脉搏为人体表可触摸到的动脉搏动，可以表征人体生理和健康的信息。医生用手指感觉出来的脉搏形象，包括动脉搏显现部位的深浅、速率的快慢、强度的大小、节律的均匀与否等，通过对人脉象的诊断可以判断一个人的健康程度。传统的脉搏检测方法一般都是通过医生感觉来进行判断，而由于每个人的学识、经验等因素的不同，对脉象的感觉和判断也会不一致，因此传统的脉搏检测方法得到的脉搏检测结果的误差较大。在心率、喉咙振动的等检测方面，也遇到了设备复杂、使用不便、灵敏度低的问题。

贴附式皮肤传感器是一种重要的生物医学传感器，可以表征皮肤表面的活动。它要求器件拥有好的柔韧性和可伸缩性、高灵敏度、好的贴合度和舒适度。石墨烯由于其出色的导电性和柔韧性，是贴附式皮肤传感器的理想材料。但是将石墨烯舒适美观、稳定可靠地贴合在皮肤表面，满足采集各种生理信号的功能，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于石墨烯的贴附式皮肤传感器的制备方法，可以便携和精确地测量皮肤振动特征，解决当前在全天候健康监测、便携式心率检测或生理信号记录等领域对皮肤振动、呼吸心率测量等领域仪器体积大成本高、安装使用不便、不易穿戴等困难。

本发明提出的贴附式石墨烯皮肤传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯溶液滴涂或旋涂在水转印纸上，在水转印纸上形成氧化石墨烯层，将氧化石墨烯薄膜自然凉干，使干燥氧化石墨烯层的厚度为5-40微米；

(2)采用激光照射方法，在干燥氧化石墨烯层上表面进行扫描式照射，经过照射的干燥氧化石墨烯层还原成为石墨烯传感层，表现为黑色，照射激光波长为400-500nm，激光功率密度在10mW/cm²-50mW/cm²之间，扫描速度为1mm/s-100mm/s；

(3)将上述步骤(2)的结构放入水中，使石墨烯传感层下部的牺牲层和未被激光照射的干燥氧化石墨烯层脱落，留下柔性衬底层1；

(4)在石墨烯传感层的端部设置导电材料，得到贴附式石墨烯皮肤传感器。

本发明提出的基于石墨烯的贴附式皮肤传感器的制备方法，其优点是：