[发明专利]一种监测生物体表或仿生体内表面运动状态的装置

说明书

本发明提供了一种监测生物体表面或仿生体内表面运动状态的装置，采用高分子聚合物溶胶在生物体表面或仿生体内表面涂覆、干燥后，使用改性石墨烯掺杂的液态金属复合材料在其表面制备电连接体，并贴装运动状态监测、供能及控制模块。该装置制备简单、安全性高，改性石墨烯掺杂的液态金属复合材料具有良好的载体适应性，且不需要额外的表面封装处理，制备的电连接体具有高导电性和柔性，可满足监测运动状态的需求。

技术领域

本发明属于电子材料制备及其器件加工技术领域，特别是涉及一种监测生物体表或仿生体内表面运动状态的装置。

背景技术

当前，柔性技术被视为下一代智能硬件的主流交互形态之一，柔性设备也以指数级的规模快速增长。柔性设备的快速发展引起了人们对许多应用的极大兴趣，如健康监控设备、电子皮肤和可植入设备。同时，健康中国理念的深入人心也对检测装置的便捷性要求越来越高，能够实时监测生物体表及内部的运动状态，有助于迅速、全面掌握生物体的机能特征，这对于提高健康质量是十分有必要的。其中，电连接体的质量对生物体运动状态的实时监测至关重要。柔性电连接体的弹性、可弯曲性和可拉伸性，可以很好的适应生物体表皮与组织的拉伸与弯曲，使其制备的装置可实时、精准地测量生物体表面的运动状态。同时，采用3D打印制备的仿生体，通过选取与生物体理化性能相近的丙烯酸树脂材料，可模仿生物体的理化性质，达到真实模拟生物体特征的目的，并通过在其内表面制备装置，模拟生物内体的运动状态并实现实时监测，为深入研究生物体内的运动状态提供一种有效的手段。

液态金属本身具有很好的导电性，并且在常温下处于液体状态，因而可以作为柔性导电材料，并通过打印的方式制作柔性电连接体。液态金属制备的电连接体有着能够快速制造，环境友好，可用于制作柔性可弯曲，可拉伸电连接体等诸多优点。然而，液态金属制备的电连接体需要使用一定的封装技术，将导线与外界环境相隔离，避免液态金属导线的氧化或物理性破坏。目前液态金属制备电连接体通常使用PDMS或硅胶等材料，将未固化的PDMS或硅胶材料填充到液态金属制备的电连接体表面，利用高温或者自然固化，使得封装材料凝固，并起到保护电连接体的作用。这种方法需要等待较长时间，且由于使用自然固化方法，封装厚度以及均匀度都很难得到保证。同时，液态金属对制备载体的选择性高，这也进一步限制了其应用推广。

发明内容

基于背景技术所述存在的技术问题，本发明的目的是提供了一种监测生物体表或仿生体内表面运动状态的装置，采用高粘度高分子聚合物溶胶在生物体表面或仿生体内表面涂覆、干燥后获得高分子聚合物固化膜，然后使用改性石墨烯掺杂的液态金属复合材料在其表面制备电连接体，并贴装运动状态监测、供能及控制模块。该装置制备简单、安全性高，使用的改性石墨烯掺杂的液态金属复合材料具有良好的载体适应性，可在高分子聚合物固化膜表面制备出均匀、稳定的电连接体，且不需要额外的表面封装处理、适用范围广。同时，制备的电连接体具有高导电性和柔性，可满足生物体表或仿生体内表面运动状态监测的应用需求。具体技术方案如下：

一种监测生物体表或仿生体内表面运动状态的装置，其制备方法包括以下步骤：

(1)将高粘度的高分子聚合物溶胶A涂覆在生物体的表面或仿生体的内表面，然后使用红外干燥或低温干燥的方式进行固化，获得紧贴生物体表面或仿生体内表面的高分子聚合物固化膜，红外干燥的功率为10-50W，红外干燥时间为3-5min；低温干燥的温度为40-60℃，低温干燥时间为5-10min；

(2)使用改性石墨烯掺杂的液态金属复合材料B在高分子聚合物固化膜表面制备电连接体，制备的电连接体为半固态，可均匀附着于高分子聚合物固化膜表面，无需额外增加封装工艺；所述改性石墨烯掺杂的液态金属复合材料B制备电连接体的方法包括挤出、电流体动力学直写、毛笔绘制中的一种或几种；

(3)在电连接体表面贴装运动状态监测、供能、信号传输、及控制模块，获得用于生物体表或仿生体内表面运动状态监测的装置。