CN110338808B - 用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴及制备方法 - Google Patents
用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110338808B CN110338808B CN201910640847.9A CN201910640847A CN110338808B CN 110338808 B CN110338808 B CN 110338808B CN 201910640847 A CN201910640847 A CN 201910640847A CN 110338808 B CN110338808 B CN 110338808B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stretchable
- layer
- processing circuit
- electrode
- strain sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 title claims abstract description 50
- 230000000386 athletic effect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims abstract description 33
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 claims abstract description 28
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 32
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 27
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 15
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 6
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 5
- 230000003183 myoelectrical effect Effects 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims description 3
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 3
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 230000004220 muscle function Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 238000012549 training Methods 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 230000035900 sweating Effects 0.000 description 2
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007227 biological adhesion Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003863 physical function Effects 0.000 description 1
- 229920001935 styrene-ethylene-butadiene-styrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/389—Electromyography [EMG]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2503/00—Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
- A61B2503/10—Athletes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/12—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Public Health (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Physiology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴及制备方法，可拉伸应变传感器层设于水凝胶层上方，可拉伸绝缘层设于可拉伸应变传感器层上方，可拉伸绝缘层上方设可拉伸电极层和处理电路层，可拉伸电极层和处理电路层上方分别通过可拉伸电连接线与肌肉电极电连接，处理电路层分别与可拉伸电极层和肌肉电极电连接，整体形成一体式的可贴式柔性检测贴结构；包括打印可拉伸应变传感器层、涂覆制作水凝胶层、形成可拉伸绝缘层等制备步骤；安装使用便捷，具有柔韧性可贴性，具多功能运动探测***需求，更好满足对竞技体育运动员关节角度、运动速度、肌肉功能状态，运动疲劳分析等探测需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种运动训练监控检测***，尤其是涉及一种使用于竞技体育运动员运动探测的可贴式柔性检测***。
背景技术
随着传感器、大数据、物联网、人工智能等技术的快速发展，运动训练监控的智能化发展也成为推动竞技体育运动成绩的又一“利器”。对于竞技运动来说，智能体育设备的核心就是实现对运动员身体机能和运动参数的探测。运动员的运动探测通常可以分为图像法和传感器法，图像法采用在运动员的身体布置反光标志点，利用多台摄像机记录人在运动时各标志点的运动轨迹，进而分析得到训练运动员的运动角度、速度和加速度等数据信息；一般来说图像法存在着需要配合摄像头、操作复杂、比较费时，很难满足“不局限空间、便捷操作”要求等缺陷问题。而传感器法通常采用在运动员各个关节处安装传感器，再通过传感器实时精确地获得运动员各个关节部位的运动参数，进而进行运动角度、速度、加速度、受力等的分析。虽然传感器法容易与可穿戴设备集成，是运动监控过程中便捷、实时的探测关节运动的最有竞争力的方法；然而目前的传感器普遍采用为刚性的MEMS（微机电***）传感器，其模量达到上百GPa，与人体、运动员的服装不兼容，另外现有的远动员关节运动探测的***，一般也没有将运动状态的探测与肌肉运动状态信息相结合，无法达到更好进行综合评价运动员的训练状态，而且安装及其复杂。
发明内容
本发明为解决现有竞技体育训练对运动员身体机能和运动参数的探测存在着操作复杂，需要配合摄像头等设备，或者采用刚性的MEMS传感器与人体或运动员服装兼容性差，未能将运动状态的探测与肌肉运动状态信息相结合，不能达到更好进行综合评价运动员的训练状态等现状而提供的一种安装使用便捷，具有柔韧性可贴性，具多功能运动探测***需求，更好满足对竞技体育运动员关节角度、运动速度、肌肉功能状态，运动疲劳分析等探测需求的用于竞技体育运动员运动探测的可贴式柔性检测***。
本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴，其特征在于：包括可拉伸应变传感器层、水凝胶层、可拉伸绝缘层、可拉伸电极层、处理电路层以及肌肉电极和可拉伸电连接线，其中可拉伸应变传感器层设于水凝胶层上方，可拉伸绝缘层设于可拉伸应变传感器层上方，可拉伸绝缘层上方设可拉伸电极层和处理电路层，可拉伸电极层和处理电路层上方分别通过可拉伸电连接线与肌肉电极电连接，处理电路层分别与可拉伸电极层和肌肉电极电连接，整体形成一体式的可贴式柔性检测贴结构。安装使用便捷，具有柔韧性可贴性，具多功能运动探测***需求，更好满足对竞技体育运动员关节角度、运动速度、肌肉功能状态，运动疲劳分析等探测需求；能够进行拉伸、可贴附性，集成了柔性电极、可拉伸应变传感器层、处理电路层、肌肉电极具有表面肌电探测电极和人体阻抗探测电极功能，更好满足对竞技体育运动员关节角度、运动速度、肌肉力学分析、人体疲劳等多种探测的需求，具有很好的应用潜力。
作为优选，所述的可拉伸应变传感器层采用为基于石墨烯与聚二甲基硅氧烷按照质量比1-2：10构成的复合材质结构的电阻式应变传感器。提高传感器的可拉伸使用效果。
作为优选，所述的水凝胶层底面粘贴设有聚酰亚胺塑料保护膜。提高使用前的保护安全有效性。
作为优选，所述的可拉伸绝缘层采用为聚二甲基硅氧烷材质结构。聚二甲基硅氧烷材质具有高达110%的高拉伸性，提高绝缘层的拉伸使用有效性。
作为优选，所述的肌电电极采用银纳米线与水凝胶按照质量比1-5：5复合而成的材质结构。提高肌肉电极的粘贴性效果。
作为优选，所述的可拉伸电极层为在可拉伸绝缘层上制备褶皱结构的导电金膜。提高可拉伸电极层制成后的拉伸使用有效性。
作为优选，所述的处理电路层通过聚二甲基硅氧烷固定设于可拉伸绝缘层之上，处理电路层的信号输入端通过导电胶与可拉伸电连接线电连接，可拉伸电连接线和可拉伸电极层电连接，处理电路层的信号输出端通过蓝牙或导电线与显示装置相连接。聚二甲基硅氧烷材质具有高达110%的高拉伸性，提高绝缘层及可拉伸电极层、可拉伸电连接线的拉伸使用有效性。
作为优选，所述的处理电路层采用芯片型号为AD5933的阻抗测量芯片。提高阻抗测量处理简单便捷性。
作为优选，所述的肌肉电极设有两个，两个肌肉电极之间具有空间隔开距离。提高分别对测量运动员身体的不同位置阻抗变化信息，可以监控运动员的出汗、脂肪等信息的变化测量有效性。
本发明的另一个发明目的在于提供一种用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤
01：将导电纳米金线与聚二甲基硅氧烷或水凝胶按照质量比1-5：5通过机械搅拌混合成导电的凝胶态，通过挤出式打印机或者丝网印刷机，打印出可拉伸应变传感器层；
02：利用涂覆技术将水凝胶涂覆在可拉伸应变传感器层背面，并在60～100度温度下进行烘烤处理5～60分钟，形成水凝胶层，且水凝胶层上粘贴有10～100微米厚的聚酰亚胺塑料膜；
03：利用旋涂的方法在可拉伸应变传感器层正面制备液态的弹性高分子膜，并在60～120度温度下进行烘烤处理20～60分钟，形成可拉伸绝缘层；
04：对上述步骤1～步骤3形成的多层复合薄膜进行预先拉伸，利用物理气相沉积的方法制备导电金属金，获得具备褶皱结构的可拉伸电极层，进行拉伸时，褶皱可以展开，进而金膜不会断裂；
05：按照上述步骤4的方法制备出可拉伸电极层，将其浸入装有聚二甲基硅氧烷的模具内，利用绝缘的聚二甲基硅氧烷进行封装，实现可拉伸电极层表面金膜的绝缘封装，并在60～120度进行烘烤处理20～60分钟，脱模后，形成可拉伸电连接线；
06：将导电金属纳米颗粒或纳米线与水凝胶按照质量比1-5：5通过机械搅拌混合，静置10～30分钟，将可拉伸电连接线一头与其连通，并在60～100度进行烘烤处理5～60分钟，形成肌电电极与可拉伸电连接线的连接结构；
07：将处理电路层通过聚二甲基硅氧烷固定于可拉伸绝缘层之上，通过导电胶将处理电路层的信号输入端通过导电胶与可拉伸电连接线电连接，可拉伸电连接线和可拉伸电极电连接。
提高可贴式柔性检测贴的制备及检测使用可靠有效性。可以探测运动员关节运动的角度，且通过电阻变化的速率，能间接测量出关节的运动速度等信息，由于可拉伸电连接线可以拉伸，可以将肌电电极粘贴于参与运动的肌肉上，进而获得不同肌肉的运动力学信息。
本发明的有益效果是：安装使用便捷，具有柔韧性可贴性，具多功能运动探测***需求，更好满足对竞技体育运动员关节角度、运动速度、肌肉功能状态，运动疲劳分析等探测需求；能够进行拉伸、可贴附性，集成了柔性电极、可拉伸应变传感器层、处理电路层、肌肉电极具有表面肌电探测电极和人体阻抗探测电极功能，满足对竞技体育运动员关节角度、运动速度、肌肉力学分析、人体疲劳等多种探测的需求，具有很好的应用潜力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
图1是本发明用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
图1所示的实施例中，一种用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴，包括可拉伸应变传感器层10、水凝胶层20、可拉伸绝缘层30、可拉伸电极层40、处理电路层70以及肌肉电极50和可拉伸电连接线60，其中可拉伸应变传感器层设于水凝胶层上方，可拉伸绝缘层设于可拉伸应变传感器层上方，可拉伸绝缘层上方设可拉伸电极层和处理电路层，可拉伸电极和处理电路层上方分别通过可拉伸电连接线与肌肉电极电连接，处理电路层分别与可拉伸电极层和肌肉电极电连接，整体形成一体式的可贴式柔性检测贴结构。可拉伸电连接线60为褶皱结构的导电金Au膜，且表面封装有聚二甲基硅氧烷（PDMS），其拉伸范围为110%；可拉伸应变传感器层采用为基于石墨烯与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合材质按照质量比1-5：5结构的电阻式应变传感器。石墨烯与聚二甲基硅氧烷（PDMS）按照质量比1-5：5进行复合而成。水凝胶层有良好的粘性，与皮肤生物兼容性良好，可获得良好的与运动员肌肤之间的生物粘贴性，而其他胶没这个特点；水凝胶层底面粘贴设有聚酰亚胺塑料保护膜。可拉伸绝缘层采用为聚二甲基硅氧烷材质结构的弹性高分子材料结构，当然也可以是采用PDMS、SEBS或TPE等弹性高分子材料。肌电电极采用银纳米线与水凝胶按照质量比1-5：5复合而成的材质结构。银纳米线与水凝胶按照质量比1-5：5进行复合而成。可拉伸电极层为在可拉伸绝缘层上制备褶皱结构的导电金膜。处理电路层通过聚二甲基硅氧烷固定设于可拉伸绝缘层之上，处理电路层的信号输入端通过导电胶与可拉伸电连接线电连接，可拉伸电连接线和可拉伸电极层电连接。处理电路层采用芯片型号为AD5933的阻抗测量芯片。处理电路层的信号输出端通过蓝牙或导电线与显示装置相连接。处理电路层采用现有技术中使用AD5933的阻抗测量芯片的阻抗测量电路进行对可拉伸应变传感器层电阻的探测；以及对通过两个肌肉电极实现人体的阻抗探测；人体的肌电信号探测，从而实现满足对竞技体育运动员关节角度、运动速度、肌肉功能状态，运动疲劳分析等探测需求；电阻、阻抗及肌电信号测量单元可以选择现有技术中商业化的AD5933阻抗测量芯片进行测量，可实现高精度电阻或阻抗检测。处理电路层包括AD5933的阻抗测量芯片、商用的电阻或阻抗检测与放大电路、模数转换电路、蓝牙模块及电源的电路困控制集成，主要用于实现对可拉伸应变传感器层电阻的探测；以及对通过两个肌肉电极实现人体的阻抗探测；人体的肌电信号探测，通过蓝牙模块与智能手机或智能终端APP蓝牙传输检测处理数据，获得对竞技体育运动员的训练监控探测。肌肉电极设有两个，两个肌肉电极之间具有空间隔开距离，提高对不同位置的阻抗变化检测，检测监控获得运动员的出汗、脂肪等信息变化。
实施例2：
一种用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴制备方法，包括如下制备步骤：
01：将导电纳米金线与聚二甲基硅氧烷、水凝胶通过机械搅拌按照质量比1-5：5混合成导电的凝胶态，通过挤出式打印机或者丝网印刷机，打印出可拉伸应变传感器层；
02：利用涂覆技术将水凝胶涂覆在可拉伸应变传感器层背面，并在60度温度下进行烘烤处理20分钟，形成水凝胶层，且水凝胶层上粘贴有30微米厚的聚酰亚胺塑料膜；当然也可以是采用在60～100度温度下进行烘烤处理5～60分钟，形成水凝胶层，且水凝胶层上粘贴有10～100微米厚的聚酰亚胺塑料膜；
03：利用旋涂的方法在可拉伸应变传感器层正面制备液态的弹性高分子膜，并在80度温度下进行烘烤处理40分钟，形成可拉伸绝缘层；当然也可以是采用在60～120度温度下进行烘烤处理20～60分钟，形成可拉伸绝缘层；
04：对上述步骤01～步骤03形成的多层复合薄膜进行预先拉伸，利用物理气相沉积的方法制备导电金属金，获得具备褶皱结构的可拉伸电极层，进行拉伸时，褶皱可以展开，进而金膜不会断裂；
05：按照上述步骤04的方法制备出可拉伸电极层，将其浸入装有聚二甲基硅氧烷的模具内，利用绝缘的聚二甲基硅氧烷（PDMS）进行封装，实现可拉伸电极层表面金膜的绝缘封装，并在100度进行烘烤处理30分钟，脱模后，形成可拉伸电连接线；当然也可以是采用将其浸入装有聚二甲基硅氧烷的模具内，利用绝缘的聚二甲基硅氧烷进行封装，实现可拉伸电极层表面金膜的绝缘封装，并在60～120度进行烘烤处理20～60分钟，脱模后，形成可拉伸电连接线；
06：将导电金属纳米颗粒或纳米线与水凝胶按照质量比1-5：5通过机械搅拌混合，静置10～30分钟，将可拉伸电连接线一头与其连通，并在80度进行烘烤处理50分钟，形成肌电电极与可拉伸电连接线的连接结构；当然也可以是采用静置10～30分钟，将可拉伸电连接线一头与其连通，并在60～100度进行烘烤处理5～60分钟，形成肌电电极与可拉伸电连接线的连接结构；
07：将处理电路层通过聚二甲基硅氧烷固定于可拉伸绝缘层之上，通过导电胶将处理电路层的信号输入端通过导电胶与可拉伸电连接线电连接，可拉伸电连接线和可拉伸电极电连接。
使用时，在使用本发明的可贴式柔性检测贴或可贴式柔性检测***时，撕掉塑料保护膜，可以将探测***直接粘贴在关节的皮肤上，比如运动员进行手臂弯曲，可拉伸应变传感器层被拉伸，其长度发生变化，电阻发生改变，进而可以探测运动员关节运动的角度，且通过电阻变化的速率，能间接测量出关节的运动速度等信息，由于可拉伸电连接线60可以拉伸，可以将肌电电极50粘贴于参与运动的肌肉上，进而获得不同肌肉的运动力学信息；同时两个肌电电极50分别可以测量运动员身体的不同位置阻抗变化信息，可以监控运动员的出汗、脂肪等信息的变化，进而通过不同位置的信息反应出疲劳状态；此外，当运动员出现痉挛时，可以通过肌电电极50对运动员进行电刺激，进而缓解痉挛的状态。与现有技术相比，本发明能够进行拉伸、可贴附，集成了柔性电极、可拉伸应变传感器、处理电路、表面肌电探测、人体阻抗探测，满足对竞技体育运动员关节角度、运动速度、肌肉力学分析、人体疲劳等多种探测的需求，具有很好的应用潜力。
以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴制备方法，其特征在于：可贴式柔性检测贴包括可拉伸应变传感器层、水凝胶层、可拉伸绝缘层、可拉伸电极层、处理电路层以及肌肉电极和可拉伸电连接线，其中可拉伸应变传感器层设于水凝胶层上方，可拉伸绝缘层设于可拉伸应变传感器层上方，可拉伸绝缘层上方设可拉伸电极层和处理电路层，可拉伸电极层和处理电路层上方分别通过可拉伸电连接线与肌肉电极电连接，处理电路层分别与可拉伸电极层和肌肉电极电连接，整体形成一体式的可贴式柔性检测贴结构；可贴式柔性检测贴包括如下制备步骤：
01：将导电纳米金线与聚二甲基硅氧烷或水凝胶按照质量比1-5：5通过机械搅拌混合成导电的凝胶态，通过挤出式打印机或者丝网印刷机，打印出可拉伸应变传感器层；
02：利用涂覆技术将水凝胶涂覆在可拉伸应变传感器层背面，并在60～100度温度下进行烘烤处理5～60分钟，形成水凝胶层，且水凝胶层上粘贴有10～100微米厚的聚酰亚胺塑料膜；
03：利用旋涂的方法在可拉伸应变传感器层正面制备液态的弹性高分子膜，并在60～120度温度下进行烘烤处理20～60分钟，形成可拉伸绝缘层；
04：对上述步骤01～步骤03形成的多层复合薄膜进行预先拉伸，利用物理气相沉积的方法制备导电金属金，获得具备褶皱结构的可拉伸电极层，进行拉伸时，褶皱可以展开，进而金膜不会断裂；
05：按照上述步骤04的方法制备出可拉伸电极层，将其浸入装有聚二甲基硅氧烷的模具内，利用绝缘的聚二甲基硅氧烷进行封装，实现可拉伸电极层表面金膜的绝缘封装，并在60～120度进行烘烤处理20～60分钟，脱模后，形成可拉伸电连接线；
06：将导电金属纳米颗粒或纳米线与水凝胶按照质量比1-5：5通过机械搅拌混合，静置10～30分钟，将可拉伸电连接线一头与其连通，并在60～100度进行烘烤处理5～60分钟，形成肌电电极与可拉伸电连接线的连接结构；
07：将处理电路层通过聚二甲基硅氧烷固定于可拉伸绝缘层之上，通过导电胶将处理电路层的信号输入端通过导电胶与可拉伸电连接线电连接，可拉伸电连接线和可拉伸电极电连接，处理电路层的信号输出端通过蓝牙或导电线与显示装置相连接。
2.按照权利要求1所述的用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴制备方法，其特征在于：所述的可拉伸应变传感器层采用为基于石墨烯与聚二甲基硅氧烷按照质量比1-2：10复合材质结构的电阻式应变传感器。
3.按照权利要求1所述的用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴制备方法，其特征在于：所述的水凝胶层底面粘贴设有聚酰亚胺塑料保护膜。
4.按照权利要求1所述的用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴制备方法，其特征在于：所述的可拉伸绝缘层采用为聚二甲基硅氧烷材质结构。
5.按照权利要求1所述的用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴制备方法，其特征在于：所述的肌电电极采用银纳米线与水凝胶按照质量比1-5：5复合而成的材质结构。
6.按照权利要求1所述的用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴制备方法，其特征在于：所述的可拉伸电极层为在可拉伸绝缘层上制备褶皱结构的导电金膜。
7.按照权利要求1所述的用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴制备方法，其特征在于：所述的处理电路层通过聚二甲基硅氧烷固定设于可拉伸绝缘层之上，处理电路层的信号输入端通过导电胶与可拉伸电连接线电连接，可拉伸电连接线和可拉伸电极层电连接，处理电路层的信号输出端通过蓝牙或导电线与显示装置相连接。
8.按照权利要求7所述的用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴制备方法，其特征在于：所述的处理电路层采用芯片型号为AD5933的阻抗测量芯片。
9.按照权利要求7所述的用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴制备方法，其特征在于：所述的肌肉电极设有两个，两个肌肉电极之间具有空间隔开距离。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910640847.9A CN110338808B (zh) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | 用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910640847.9A CN110338808B (zh) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | 用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110338808A CN110338808A (zh) | 2019-10-18 |
| CN110338808B true CN110338808B (zh) | 2024-04-12 |
Family
ID=68176495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910640847.9A Active CN110338808B (zh) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | 用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110338808B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111292878B (zh) * | 2020-02-24 | 2021-05-11 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 可拉伸电极及其制作方法 |
| EP4136659A4 (en) * | 2020-04-16 | 2023-12-06 | Université Laval | METHOD FOR GENERATING A MUSCLE FATIGUE INDICATION, SENSOR AND ASSOCIATED SYSTEM |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105758909A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-07-13 | 武汉大学 | 一种基于金纳米管的柔性可拉伸电极及其制备方法与应用 |
| JP2016211997A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | 国立大学法人神戸大学 | 静電容量型センサシート及びセンサ装置 |
| CN107811616A (zh) * | 2016-09-14 | 2018-03-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种柔性多参量人体体征探测器及其使用方法 |
| CN107890350A (zh) * | 2017-11-18 | 2018-04-10 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种可穿戴式运动传感器、传感电路及运动检测方法 |
| CN108403122A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-17 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种人体关节运动的测量***及其测量方法 |
| WO2018182532A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | Nanyang Technological University | Strain sensor, method of forming and operating the same |
| CN109099832A (zh) * | 2018-08-21 | 2018-12-28 | 华东理工大学 | 应变传感器及其制造方法 |
| CN109316186A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-12 | 北京机械设备研究所 | 一种具有多源传感信息的全柔性传感裤 |
| CN109520411A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-03-26 | 西安电子科技大学 | 基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器及其制备方法 |
| CN109745045A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-14 | 苏州大学 | 一种肌电电极贴片及无声语音识别设备 |
| CN210871594U (zh) * | 2019-07-16 | 2020-06-30 | 浙江体育科学研究所 | 用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9072884B2 (en) * | 2007-09-04 | 2015-07-07 | Axelgaard Manufacturing Company, Ltd. | Differential diameter electrode |
| US10383550B2 (en) * | 2014-07-17 | 2019-08-20 | Elwha Llc | Monitoring body movement or condition according to motion regimen with conformal electronics |
| KR101926034B1 (ko) * | 2017-06-29 | 2019-02-26 | 한국과학기술연구원 | 굴곡진 금속 나노와이어 네트워크 박막, 이를 포함하는 신축성 투명전극 및 이의 제조방법 |
-
2019
- 2019-07-16 CN CN201910640847.9A patent/CN110338808B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016211997A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | 国立大学法人神戸大学 | 静電容量型センサシート及びセンサ装置 |
| CN105758909A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-07-13 | 武汉大学 | 一种基于金纳米管的柔性可拉伸电极及其制备方法与应用 |
| CN107811616A (zh) * | 2016-09-14 | 2018-03-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种柔性多参量人体体征探测器及其使用方法 |
| WO2018182532A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | Nanyang Technological University | Strain sensor, method of forming and operating the same |
| CN107890350A (zh) * | 2017-11-18 | 2018-04-10 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种可穿戴式运动传感器、传感电路及运动检测方法 |
| CN108403122A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-17 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种人体关节运动的测量***及其测量方法 |
| CN109099832A (zh) * | 2018-08-21 | 2018-12-28 | 华东理工大学 | 应变传感器及其制造方法 |
| CN109316186A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-12 | 北京机械设备研究所 | 一种具有多源传感信息的全柔性传感裤 |
| CN109520411A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-03-26 | 西安电子科技大学 | 基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器及其制备方法 |
| CN109745045A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-14 | 苏州大学 | 一种肌电电极贴片及无声语音识别设备 |
| CN210871594U (zh) * | 2019-07-16 | 2020-06-30 | 浙江体育科学研究所 | 用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 柔性可穿戴应变传感器的制备及性能研究;王亚龙;中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑;20190115;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110338808A (zh) | 2019-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nasiri et al. | Progress and challenges in fabrication of wearable sensors for health monitoring | |
| Yao et al. | Nanomaterial‐enabled wearable sensors for healthcare | |
| US10895510B2 (en) | Core-shell nanofiber textiles for strain sensing, and methods of their manufacture | |
| Li et al. | Flexible and wearable healthcare sensors for visual reality health-monitoring | |
| CN110338808B (zh) | 用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴及制备方法 | |
| Sun et al. | Smart band-aid: Multifunctional and wearable electronic device for self-powered motion monitoring and human-machine interaction | |
| CN103324288B (zh) | 一种组合传感器识别人体动作的***及方法 | |
| CN110411623B (zh) | 高灵敏柔性压阻传感器、及其制备方法和应用 | |
| CN108299728A (zh) | 一种柔性压电传感器及其专用压电复合材料 | |
| CN113358247B (zh) | 压力-应变双模态信号同时检测的柔性传感器及制备方法 | |
| Wang et al. | Wearable human-machine interface based on the self-healing strain sensors array for control interface of unmanned aerial vehicle | |
| CN210871594U (zh) | 用于竞技运动员运动探测的可贴式柔性检测贴 | |
| CN107811616A (zh) | 一种柔性多参量人体体征探测器及其使用方法 | |
| CN112525065A (zh) | 基于混合电阻纠缠网络的微裂纹柔性阻变力学传感器及其制备方法 | |
| CN112230763A (zh) | 一种多参数测量的智能手套 | |
| CN109374024A (zh) | 一种具有凹坑结构的压阻式电子皮肤及其制备方法 | |
| Ye et al. | Multimodal integrated flexible electronic skin for physiological perception and contactless kinematics pattern recognition | |
| AU2017101883A4 (en) | Flexible electronic pressure sensing device and preparation method therefor | |
| CN110916621A (zh) | 一种检测多种生理信号的柔性传感器 | |
| CN108680190B (zh) | 利用溶菌酶焊接的自支撑银薄膜制备的柔性电子传感器及制备方法 | |
| CN212235859U (zh) | 一种智能拉力器 | |
| US20210324550A1 (en) | Multi-functional electronic textiles employing silver nanowire composite sensors and related methods | |
| CN112022173A (zh) | 可适用于输尿管蠕动监测的柔性压电传感器及其制造方法 | |
| Li et al. | Liquid metal-facilitated flexible electrospun thermoplastic polyurethane fibrous mats with aligned wavelike structure for strain and triboelectric double-mode sensing | |
| CN104056431B (zh) | 用于手指康复训练的电子手套 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 310007 No.212 Stadium Road, Xiacheng District, Hangzhou, Zhejiang Province Applicant after: Zhejiang Institute of Sports Science (Zhejiang Anti Doping Center) Address before: 310000, No. 212 Tiandi Road, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant before: ZHEJIANG Research Institute OF SPORTS SCIENCE Country or region before: China |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |