[发明专利]一种用于人体健康监测的聚合物基柔性传感器结构设计及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于人体健康监测的聚合物基柔性传感器结构设计及其制备方法，通过高效、环保、图形可定制的喷墨打印方法，将导电油墨涂布在柔性聚合物基底上，通过加热、紫外光固化等方式在柔性聚合物基底上获得导电层结构。对于带有微结构的柔性电极，采用微结构转印与喷墨打印结合的方式进行制备。随后依照所设计的双层或多层传感器结构形式进行组装和封装，获得本专利中所述双层及多层聚合物基柔性传感器。利用本专利所述方法制备得到的聚合物基柔性传感器无毒无害且可与人体紧密贴合，其具有灵敏度高、重复性好、线性度好、响应速度快等优点，在人体健康监测、运动检测、人机交互等方面具有很大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种双层及多层柔性传感器，尤其涉及一种以人体健康监测为主要应用场景的双层及多层聚合物基柔性传感器的结构设计、制备、封装和数据传输方法。

背景技术

柔性传感器是指能够将物理或环境刺激转化为可检测信号的柔性装置。近年来，聚合物基柔性传感器因其在电子电工、工业工程设施、医疗卫生保健、军事安全设施等方面具有非常大的应用潜力而受到人们越来越多的关注。它可以用来制备科学探索器材，制备可穿戴人体监测设备来监测人体的生理信息，制备检测有毒有害物质的作战服等等。

传统的柔性传感器具有灵敏度低、循环特性差等缺点，本专利通过喷墨打印方法在平整及带有微结构的柔性聚合物基底上制备出高灵敏电极，辅以多种双层及多层传感器结构设计，进一步提升传感器件的灵敏度、稳定性等。喷墨打印技术，克服了传统的微电子制造工艺的限制，可以通过设计打印图案得到需要的电极形状。通过喷墨打印技术制备的聚合物基柔性传感器具有灵敏度高、稳定性强等特点，提供的柔性传感器通过选取和设计合适的基底形状使其具有良好的柔韧性、延展性、舒适性与透气性，在医疗健康领域具有良好的应用前景，可以贴附于皮肤用于监测生理和物理信号，也可植入人体监测生命体征。除传感器结构设计以外，通过选取合适的导电油墨、基底表面微处理方法、连接和封装方式，制备了该聚合物基柔性传感器。本专利所述技术为柔性传感器的结构设计和制备提供了一种新的思路和方法。

发明内容

为解决传统的柔性传感器存在的不足，本发明提供一种用于人体健康监测的聚合物基柔性传感器结构设计及制备方法。通过高效、环保、图形可定制的喷墨打印方法，将导电油墨涂布在柔性聚合物基底上，通过加热、紫外光固化等方式在柔性聚合物基底上获得导电层结构。对于带有微结构的柔性电极，采用微结构转印与喷墨打印结合的方式进行制备。随后依照所设计的双层或多层传感器结构形式进行组装和封装，获得本专利中所述双层及多层聚合物基柔性传感器。

本发明采用的技术方案包括以下步骤：

S1.确定柔性聚合物基底和导电油墨材料；

S2.确定微结构形式并利用翻模等方式制备出带有表面微结构的柔性聚合物基底；

S3.利用喷墨打印方法在平整及带有表面微结构的柔性聚合物基底上制备敏感电极层；

S4.根据所设计的传感器结构形式，对平整及带有表面微结构的柔性电极进行组装、连接和封装；

S5.在合适的应用场景下对柔性传感器件进行应用验证。

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种喷墨打印薄膜复合技术高效制备聚合物基柔性传感器方法。该方法具有高效、环保、可与人体密切贴合、无毒无害等优点，并且图形可定制，可以通过不同的设计使其具有更多的应用场景。目前已经报道很多的柔性传感器并不能对微小压力产生灵敏响应，很难实现微小应力范围的传感。本方法制备的聚合物基柔性传感器具有较高的灵敏度和线性度。通过在传感器元件中加入了微结构，能够更有效提高传感器的灵敏度和降低传感的响应时间。该传感器具有很好的舒适性与透气性，通过图形可制定设计出的形状能完美地和人体表面贴合，在医疗卫生保健、人体健康监测、可植入生物化学传感等方向具有很大的应用潜力。

附图说明