CN108067615B - 一种皮肤电路打印装置及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种皮肤电路打印装置及***，包括：滑轨、连接杆和打印喷头；滑轨上设有移动块，移动块与所述连接杆的一端相连，连接杆的另一端设有连接件，连接件与打印喷头相连接；打印喷头包括导墨管、导气管和喷嘴；喷嘴的进墨柱分别与所述导墨管出口端和导气管出口端相连；导墨管中的油墨与导气管中的气体混合形成气溶胶，气溶胶经所述喷嘴喷出。本发明的一种皮肤电路打印装置及***，将液态金属喷印技术与皮肤电子结合，能够方便快捷地在人体皮肤表面打印出适形化的功能性柔性电子电路。

Description

一种皮肤电路打印装置及***
技术领域
本发明涉及电路打印技术领域，具体涉及一种皮肤电路打印装置及***。
背景技术
皮肤是人体最外面的一层结构，是人体最大的器官，它覆盖全身，能有效的感受外界的温热刺激等信息并传递到人的中枢神经***，使我们能够在环境中安全有效地与外界进行信息交互，并且皮肤承担着保护身体免受物理、化学和微生物侵袭等功能。而直接以皮肤为基底，在其上打印功能性电子电路，使皮肤具有更强大的传感监护以及防御功能。
随着柔性印刷电子技术的发展，以液态金属为代表的新兴柔性电子油墨材料为印刷电子技术的发展提供了新型的打印方式。由于液态金属材料在室温下具有独特的导电性、柔性以及良好的生物相容性，使得其在皮肤电子领域具有广泛的应用前景，
现有的皮肤电路打印装置，液态金属必须采用掩模才能形成图案，但散落在四周的液态金属实际上是被浪费掉的；若采用打印头直接喷印，同样会导致液态金属飞溅到周围形成浪费，且打印线宽不易达到很高的精度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种皮肤电路打印装置及***，实现了方便快捷地在人体皮肤表面打印出适形化的功能性柔性电子电路。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种皮肤电路打印装置，包括：滑轨、连接杆和打印喷头；所述滑轨上设有移动块，所述移动块与所述连接杆的一端相连，所述连接杆的另一端设有连接件，所述连接件与所述打印喷头相连接；
所述打印喷头包括导墨管、导气管和喷嘴；所述喷嘴的进墨柱管分别与所述导墨管出口端和所述导气管出口端相连；所述导墨管中的油墨与所述导气管中的气体混合形成气溶胶，所述气溶胶经所述喷嘴喷出。
进一步的，所述导墨管设置在所述导气管的内部，油墨与气体在导墨管的出口处混合形成气溶胶，所述气溶胶经所述导气管的出口后由喷嘴喷出。
可选的，所述导墨管的出口与所述导气管的出口相连并形成与所述喷嘴相连的导管，所述导墨管中的油墨与所述导气管中的气体在两者出口的连接处混合形成气溶胶，所述气溶胶经过所述导管后由喷嘴喷出。
进一步的，所述滑轨包括：圆形轨道和直线导轨；
所述圆形轨道上设有可以在其上360度旋转的移动块；所述直线导轨垂直于所述圆形轨道所在平面，并使圆形轨道在其上进行移动。
进一步的，所述导墨管中的油墨为铟、锡、锌、铋、银和铝中的至少一种金属与镓组成的二相或多相合金；所述导气管中的气体为氮气。
另一方面，本发明提供了一种皮肤电路打印***，包括：扫描装置、处理控制装置、驱动装置和柔性电路封装装置以及皮肤电路打印装置；
所述扫描装置获取被扫描皮肤部位的信息并发送所述信息至所述处理控制装置；所述处理控制装置根据接收的被扫描皮肤部位的信息生成打印指令并发送打印指令至所述驱动装置；所述驱动装置根据接收的打印指令驱动皮肤电路打印装置对被扫描皮肤部位进行打印形成皮肤电路；
所述控制装置通过驱动装置驱动所述柔性电路封装装置对形成的皮肤电路进行封装。
进一步的，所述***还包括：回收管和液态金属回收装置；所述回收管的一端与负压吸气装置相连，另一端包裹导墨管、导气管和喷嘴，所述喷嘴沿所述回收管的轴向设置在回收管的内部，且喷嘴方向与回收管开口方向相同；所述负压吸气装置的另一端与所述液态金属回收装置相连接。
进一步的，扫描装置采用激光扫描仪、热红外扫描仪或CT扫描仪。
进一步的，所述柔性电路封装装置对形成的皮肤电路进行封装的材料为：聚二甲基硅氧烷。
由上述技术方案可知，本发明所述的一种皮肤电路打印装置及***，将液态金属喷印技术与皮肤电子结合，能够方便快捷地在人体皮肤表面打印出适形化的功能性柔性电子电路。打印方式简单快捷、无须制版、所耗液态金属油墨较少、高精度、高适形化，可有效避免飞溅到皮肤周围形成污染和浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种皮肤电路打印装置的结构示意图；
图2是本发明提供的一种皮肤电路打印***的结构示意图；
图3是本发明提供的一种基于皮肤电路打印***实现的热疗电刺激***的示意图；
图4是本发明提供的一种基于皮肤电路打印***实现的生物传导电极***的示意图。
其中，201-扫描装置，202-被扫描部位，203-数据信号传输线，204-处理控制装置，205-打印模型，206-打印装置，207-热疗电刺激***的打印电路，208滑轨，209-连接杆，210-驱动装置，301-生物传导电极***的打印电路，302-待测人体器官。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
随着柔性印刷电子技术的发展，以液态金属为代表的新兴柔性电子油墨材料在室温下具有独特的导电性、柔性以及良好的生物相容性，使得其在皮肤电子领域具有广泛的应用前景，为打印皮肤电子电路提供了新的打印方式。现有的皮肤电子电路的打印装置，液态金属必须采用掩模才能形成图案，散落在四周的液态金属实际上是被浪费掉的；若采用打印头直接喷印，同样会导致液态金属飞溅到周围形成浪费，且打印线宽不易达到很高的精度。为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种皮肤电路打印装置及***。
本发明实施例一提供一种皮肤电路打印装置，参见图1，该装置包括：滑轨、连接杆和打印喷头；所述滑轨上设有移动块，所述移动块与所述连接杆的一端相连，所述连接杆的另一端设有连接件，所述连接件与所述打印喷头相连接；
所述打印喷头包括导墨管、导气管和喷嘴；所述喷嘴的进墨柱管分别与所述导墨管出口端和所述导气管出口端相连；所述导墨管中的油墨与所述导气管中的气体混合形成气溶胶，所述气溶胶经所述喷嘴喷出。
在具体实施时，移动块可以在滑轨上移动，并带动与移动块相连的连接件移动，从而使打印喷头实现移动。打印喷头在打印时，导墨管中的油墨流出后，通过通入导气管中的气体，使油墨雾化成为液相颗粒，该液相颗粒与气体混合形成气溶胶并通过喷嘴喷出，实现液态金属柔性电路的打印过程。
进一步的，所述导墨管设置在所述导气管的内部，油墨与气体在导墨管的出口处混合形成气溶胶，所述气溶胶经所述导气管的出口后由喷嘴喷出。
在具体实施时，可选择将导墨管设置在导气管的内部，导墨管的出口高于导气管的出口，即从导墨管中流出的油墨在导气管中进行混合形成气溶胶并从导气管的出口流向喷嘴。
上述导墨管与导气管之间的结构还可以采用如下：
所述导墨管的出口与所述导气管的出口相连并形成与所述喷嘴相连的导管，所述导墨管中的油墨与所述导气管中的气体在两者出口的连接处混合形成气溶胶，所述气溶胶经过所述导管后由喷嘴喷出。
在具体实施时，可选择将导墨管和导气管的出口连接在一起，并形成“Y”型，“Y”型连接处的上部为导墨管和导气管，下部为流通导墨管和导气管在汇集处形成的气溶胶的导管，该导管与喷嘴相连。
进一步的，所述滑轨包括：圆形轨道和直线导轨；
所述圆形轨道上设有可以在其上360度旋转的移动块；所述直线导轨垂直于所述圆形轨道所在平面，并使圆形轨道在其上进行移动。
在具体实施时，移动块在圆形轨道上可以进行360度旋转，这样就可以解决打印部位为不规则性状带来的困难，不在局限打印部位为规则性状。而且还设有直线导轨，使得圆形轨道在直线导轨上移动；圆形轨道的的移动带动打印喷头的移动，使得打印喷头在三维空间上进行喷印。
进一步的，所述导墨管中的油墨为铟、锡、锌、铋、银和铝中的至少一种金属与镓组成的二相或多相合金；利用液态金属的导电性、粘附性以及柔性，使打印到皮肤上的电路具有导电性和可拉伸性；所述导气管中的气体为氮气。
从上述描述可知，本发明提供的皮肤电路打印装置，将液态金属负压喷印技术与皮肤电子结合，打印方式简单快捷、无须制版、所耗液态金属油墨较少、高精度、高适形化，并且能够在三维空间中进行360度自由旋转打印。
本发明实施例二提供一种皮肤电路打印***，参见图2，该***包括：扫描装置、处理控制装置、驱动装置、打印装置和柔性电路封装装置；
所述扫描装置获取被扫描皮肤部位的信息并发送所述信息至所述处理控制装置；所述处理控制装置根据接收的被扫描皮肤部位的信息生成打印指令并发送打印指令至所述驱动装置；所述驱动装置根据接收的打印指令驱动打印装置对被扫描皮肤部位进行打印形成皮肤电路；
所述处理控制装置通过驱动装置驱动所述柔性电路封装装置对形成的皮肤电路进行封装。
在具体实施时，扫描装置不仅仅局限于扫描人体皮肤表面轮廓，还能扫描相应位置的血管分布、器官形状，扫描装置可使用激光扫描仪、热红外扫描仪以及CT扫描仪；处理控制装置将扫描装置采集到的数据进行处理，提取有效数据，对打印装置下发打印指令。如若通过该打印方式在皮肤血管周边打印一个基于血管形状的热疗电刺激电路，便需要在数据处理时提取打印部位的血管数据，然后将打印指令传到打印装置，打印装置根据接收的指令通过驱动装置对被扫描部位进行打印；所述打印装置可以将油墨雾化成小颗粒，提高其粘附性，通过负压装置控制打印精度；
在完成对被扫描部位的打印后，处理控制装置通过驱动装置驱动柔性电路封装装置对形成的皮肤电路进行封装，增加电路的牢固性和稳定性，。该柔性电路封装装置可以采用打印装置，采用打印装置时，将打印装置中的油墨替换为生物相容性良好且无毒性的液态金属电路封装材料，如聚二甲基硅氧烷。
进一步的，所述***还包括：回收管和液态金属回收装置；
所述回收管的一端与负压吸气装置相连，另一端包裹导墨管、导气管和喷嘴，所述喷嘴沿所述回收管的轴向设置在回收管的内部，且喷嘴方向与回收管开口方向相同，所述负压吸气装置的另一端与所述液态金属回收装置相连接。
在具体实施时，将喷嘴置于回收管一端的内部，回收管的另一端连接负压吸气装置，通过负压吸气装置调节回收管内的气压，控制喷嘴喷出气溶胶的量，从而控制该打印喷头的喷印精度。打印装置的顶端设置有一个液态金属回收***，该回收***可以将从底部喷嘴吸附的液态金属雾化小颗粒回收并存储，减少了液态金属油墨在打印过程中的使用量。
从上述描述可知，本发明提供的皮肤电路打印***，根据处理控制装置的指令，打印装置能够在三维空间中进行360度自由旋转打印；利用液态金属在室温下的柔性、导电性以及良好的生物相容性，实现在皮肤表面打印具有各种功能的电路；并且采用负压策略，可有效避免喷印过程中液态金属飞溅到皮肤周围形成污染和浪费。
参见图3，基于皮肤电路打印***实现的液态金属皮肤电子基于血管形状的热疗电刺激***。扫描装置201扫描被扫描部位202的形状，通过数据信号传输线203将采集到被扫描部位202的有关皮肤表面数据和深层血管数据发送至处理控制装置204，处理控制装置204能够根据指令，将扫描装置采集到的被扫描部位202的有关皮肤表面数据和深层血管数据进行处理，提取被扫描部位202的血管数据，进行模型重建205，然后通过数据信号传输线203对驱动装置210下发打印指令，驱动装置210控制打印装置206在被扫描部位202的皮肤血管周边打印一个基于血管形状的热疗电刺激***的打印电路207。滑轨208可以360旋转，使打印装置能够在各个方向各个角度实现打印，连接杆209能够根据打印平面的高低起伏自动改变长短。
从上述描述可知，本发明提供的皮肤电路打印***降低了皮肤电子的制造工艺，方便快捷地打印了沿血管分布的热疗电疗功能性电路，对于精准化治疗一些血管类疾病提出了新型的治疗方案。
参见图4，基于皮肤电路打印***实现的液态金属皮肤电子的生物传导电极***。打印在皮肤表面的分布在人体器官周围的皮肤电路，作为一种导电性良好的液态金属皮肤电子的生物传导电极***的打印电路301，能够高精度采集待测人体器官302的人体生理信号，途中待测人体器官302为人体心脏，并且该生物传导电极***的打印电路301中包含数据中央处理***和数据蓝牙传输***，只需一个移动终端设备，便能将该***采集到的电生理信号进行处理后传输到移动终端设备上进行显示，可实现实时监护的功能。
从上述描述可知，本发明提供的皮肤电路打印***，实现了在皮肤上制作方便快捷，便于携带，可应用于需要实时进行身体监护的病人。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种皮肤电路打印装置，其特征在于，所述装置包括：滑轨、连接杆和打印喷头；所述滑轨上设有移动块，所述移动块与所述连接杆的一端相连，所述连接杆的另一端设有连接件，所述连接件与所述打印喷头相连接；
所述打印喷头包括导墨管、导气管和喷嘴；所述喷嘴的进墨柱管分别与所述导墨管出口端和所述导气管出口端相连；所述导墨管中的油墨与所述导气管中的气体混合形成气溶胶，所述气溶胶经所述喷嘴喷出；
所述滑轨包括：圆形轨道和直线导轨；
所述圆形轨道上设有可以在其上360度旋转的移动块；所述直线导轨垂直于所述圆形轨道所在平面，并使圆形轨道在其上进行移动；
所述移动块使所述打印喷头能够在三维空间中进行360度自由旋转打印。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导墨管设置在所述导气管的内部，油墨与气体在导墨管的出口处混合形成气溶胶，所述气溶胶经所述导气管的出口后由喷嘴喷出。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导墨管的出口与所述导气管的出口相连并形成与所述喷嘴相连的导管，所述导墨管中的油墨与所述导气管中的气体在两者出口的连接处混合形成气溶胶，所述气溶胶经过所述导管后由喷嘴喷出。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导墨管中的油墨为铟、锡、锌、铋、银和铝中的至少一种金属与镓组成的二相或多相合金；所述导气管中的气体为氮气。
5.一种皮肤电路打印***，其特征在于，所述***包括：扫描装置、处理控制装置、驱动装置和柔性电路封装装置以及如权利要求1～4任一所述的皮肤电路打印装置；
所述扫描装置获取被扫描皮肤部位的信息并发送所述信息至所述处理控制装置；所述处理控制装置根据接收的被扫描皮肤部位的信息生成打印指令并发送打印指令至所述驱动装置；所述驱动装置根据接收的打印指令驱动皮肤电路打印装置对被扫描皮肤部位进行打印形成皮肤电路；
所述控制装置通过驱动装置驱动所述柔性电路封装装置对形成的皮肤电路进行封装；
所述皮肤部位的信息包括皮肤表面数据和深层血管数据。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述***还包括：回收管和液态金属回收装置；所述回收管的一端与负压吸气装置相连，另一端包裹导墨管、导气管和喷嘴，所述喷嘴沿所述回收管的轴向设置在回收管的内部，且喷嘴方向与回收管开口方向相同；所述负压吸气装置的另一端与所述液态金属回收装置相连接。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，扫描装置采用激光扫描仪、热红外扫描仪或CT扫描仪。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述柔性电路封装装置对形成的皮肤电路进行封装的材料为：聚二甲基硅氧烷。
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