基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，包括：指夹本体或指套本体，以及指尖脉搏传感器，其中：指尖脉搏传感器位于指夹本体或指套本体内部并设置于与指腹位置对应的一侧；指尖脉搏传感器由摩擦发电机结构组成，用于获取脉搏的初始信号。本实用新型提供的一种基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，通过摩擦发电机收集指尖的脉搏信号，能够监测非剧烈运动时的脉搏信号，相比于现有指尖脉搏的监测技术，具有信号扰动较小、数据准确、成本低廉、设备轻便、小巧的优点。
【专利说明】基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及纳米【技术领域】，更具体地说，涉及一种基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置。

【背景技术】
[0002]在人体指尖，组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，容易获得脉搏信号。目前，指尖脉搏的监测普遍采用红外传感器，红外传感器的原理是利用特定波长红外线对血管末端血液微循环产生的血液容积变化的敏感特性，检测由于心脏的跳动，引起手指指尖的血容积发生相应的变化，再经过信号放大、调理等电路处理得到脉搏的大小和频率。但是现有指尖脉搏的监测技术具有信号扰动大和成本高的缺点。
实用新型内容
[0003]本实用新型的发明目的是针对现有技术的缺陷，提出一种基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，通过摩擦发电机收集指尖的脉搏信号，能够准确收集脉搏信号并降低器件成本。
[0004]本实用新型提供一种基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，包括:指夹本体或指套本体，以及指尖脉搏传感器，其中:
[0005]指尖脉搏传感器位于指夹本体或指套本体内部并设置于与指腹位置对应的一侧；
[0006]指尖脉搏传感器由摩擦发电机结构组成，用于获取脉搏的初始信号。
[0007]进一步，指尖脉搏传感器嵌于指夹本体内娃胶垫的一侧表面上或内部。
[0008]进一步，指套本体为织物型指套本体，织物型指套本体的指尖前端封闭，指尖脉搏传感器位于织物型指套本体两层织物料之间。
[0009]进一步，基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置还包括:信号处理模块和信号输出丰吴块；
[0010]信号处理模块与指尖脉搏传感器连接，用于接收并处理初始信号，得到人体脉搏信号;
[0011]信号输出模块与信号处理模块连接，用于输出人体脉搏信号。
[0012]进一步，信号输出模块为数据线；
[0013]数据线的输出端与外部处理设备连接，接收外部处理设备的电能为指尖脉搏检测装置供电并输出人体脉搏信号。
[0014]进一步，信号输出模块为无线发射模块，同时，指尖脉搏检测装置还包括电源模块；
[0015]无线发射模块通过无线发射的形式将人体脉搏信号发送给外部处理设备。
[0016]进一步，指尖脉搏传感器为多层摩擦发电机结构。
[0017]进一步，多层摩擦发电机结构包括依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物层、第二电极层、第二高分子聚合物层以及第三电极层；其中，第一高分子聚合物层与第二电极层之间、第二高分子聚合物层与第二电极层之间形成摩擦界面；第一电极层和第三电极层相连作为多层摩擦发电机结构的一个输出电极，第二电极层作为多层摩擦发电机结构的另一个输出电极。
[0018]进一步，第一高分子聚合物层与第二电极层相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第一点状凸起；第二高分子聚合物层与第二电极层相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第二点状凸起。
[0019]进一步，多层摩擦发电机结构包括依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物层、第二高分子聚合物层、第二电极层、第三高分子聚合物层、第四高分子聚合物层以及第三电极层；其中，第一高分子聚合物层与第二高分子聚合物层之间、第三高分子聚合物层与第四高分子聚合物层之间形成摩擦界面；第一电极层和第三电极层相连作为多层摩擦发电机结构的一个输出电极，第二电极层作为多层摩擦发电机结构的另一个输出电极。
[0020]进一步，第一高分子聚合物层与第二高分子聚合物层相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第一点状凸起；第三高分子聚合物层与第四高分子聚合物层相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第二点状凸起。
[0021]进一步，多个第一点状凸起和多个第二点状凸起的位置一一对应或彼此错开。
[0022]进一步，多个第一点状凸起和多个第二点状凸起为圆柱、圆锥或圆柱上表面为球面的复合柱状体结构。
[0023]进一步，多层摩擦发电机结构还包括:覆盖在第一电极层外侧表面的第一绝缘层以及覆盖在第三电极层外侧表面的第二绝缘层。
[0024]进一步，多层摩擦发电机结构还包括:包覆多层摩擦发电机结构四周的屏蔽层，屏蔽层与第二电极层连接。
[0025]本实用新型公开了一种基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，通过摩擦发电机收集指尖的脉搏信号，能够监测人静止或非剧烈运动时的脉搏信号，特别是对帕金森症患者在不受控制的抖动过程中，也能准确收集脉搏信号，相比于现有指尖脉搏的监测技术，具有信号扰动较小、数据准确、成本低廉、设备轻便、小巧的优点。

【专利附图】

【附图说明】
[0026]图1为本实用新型提供的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置的功能结构框图；
[0027]图2为本实用新型提供的多层摩擦发电机结构实施例一的结构示意图；
[0028]图3为本实用新型提供的多层摩擦发电机结构实施例二的结构示意图；
[0029]图4为本实用新型提供的多层摩擦发电机结构实施例三的结构示意图；
[0030]图5为本实用新型提供的多层摩擦发电机结构实施例四的结构示意图；
[0031]图6为指尖脉搏检测与腕部脉搏检测的对比数据图。

【具体实施方式】
[0032]为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明，但本实用新型并不仅仅限于此。
[0033]图1为本实用新型提供的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置的功能结构框图，如图1所示，该基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置包括指夹本体或指套本体(图中未示出)，以及指尖脉搏传感器110。其中，指夹本体或指套本体为现有技术中的产品，本实用新型对其结构未做改变；指尖脉搏传感器位于指夹本体或指套本体内部并设置于与指腹位置对应的一侧；指尖脉搏传感器由摩擦发电机结构组成，用于获取脉搏的初始信号。
[0034]在实际应用中，用户将手指放置在指夹本体或指套本体内部，指腹对应于指尖脉搏传感器所在的位置，指尖脉搏传感器对指尖的脉搏信号进行实时监测。
[0035]本实用新型中，指夹本体可为塑料或橡胶等多种材料，指套本体可为织物材料。具体地，以一种塑料材料的指夹本体为例，该指夹本体外壳为塑料材质，内部嵌有硅胶垫，用户可将手指放置在硅胶垫上，指腹朝向该硅胶垫，指尖脉搏传感器嵌于硅胶垫的一侧表面上或内部，优选地，指尖脉搏传感器嵌于硅胶垫的外侧表面上，这样指尖脉搏传感器可与用户指腹直接接触。再以一种织物型的指套本体为例，织物型指套本体的指尖前端封闭，指尖脉搏传感器位于织物型指套本体两层织物料之间，指尖脉搏传感器的位置仍然在与人体指腹位置对应的一侧。
[0036]可选地，基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置还包括:信号处理模块120和信号输出模块130。
[0037]信号处理模块120与指尖脉搏传感器110连接，用于接收并处理初始信号，得到人体脉搏信号；
[0038]信号输出模块130与信号处理模块120连接，用于输出人体脉搏信号。
[0039]可选地，信号输出模块130为数据线；数据线的输出端与外部处理设备连接，接收外部处理设备的电能为指尖脉搏检测装置供电并输出人体脉搏信号。
[0040]可选地，信号输出模块130为无线发射模块，同时，指尖脉搏检测装置还包括电源模块(图中未示出)；无线发射模块通过无线发射的形式将人体脉搏信号发送给外部处理设备，外部处理设备为手机或电脑等。
[0041]本实用新型中，信号处理模块120可以通过由各种分立器件组成的硬件电路来实现，而不依赖于软件。例如，信号处理模块120包括滤波电路、放大电路、A/D转换器。
[0042]上述指尖脉搏传感器110可以采用现有技术中提供的各种柔性的摩擦发电机结构，在此不再赘述。除此之外，指尖脉搏传感器110也可以采用多层摩擦发电机结构，例如双层摩擦发电机结构，下面通过几个具体的示例来对双层摩擦发电机结构进行说明。对于多于两层的摩擦发电机结构可以理解为双层摩擦发电机结构与一个或多个单层摩擦发电机结构的叠加，或者，多个双层摩擦发电机结构之间的叠加。
[0043]图2为本实用新型提供的多层摩擦发电机结构实施例一的结构示意图，如图2所示，该基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置中的多层摩擦发电机结构包括依次层叠设置的第一电极层20、第一高分子聚合物层21、第二电极层22、第二高分子聚合物层23以及第三电极层24 ;其中，第一高分子聚合物层21与第二电极层22之间、第二高分子聚合物层23与第二电极层22之间形成摩擦界面；第一电极层20和第三电极层24相连作为多层摩擦发电机结构的一个输出电极，第二电极层22作为多层摩擦发电机结构的另一个输出电极。当有压力作用于多层摩擦发电机结构上时，第一高分子聚合物层21与第二电极层22、第二高分子聚合物层23与第二电极层22产生形变并接触摩擦，从而产生电信号。例如，人体指尖脉搏触发多层摩擦发电机结构的第一高分子聚合物层21与第二电极层22之间、第二高分子聚合物层23与第二电极层22之间的接触摩擦程度产生变化，从而使多层摩擦发电机结构产生变化的电信号。
[0044]可选地，第一高分子聚合物层21与第二电极层22相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第一点状凸起28 ;第二高分子聚合物层23与第二电极层22相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第二点状凸起29。多个第一点状凸起28和多个第二点状凸起29的位置——对应。
[0045]可选地，多个第一点状凸起28和多个第二点状凸起29为圆柱、圆锥或圆柱上表面为球面的复合柱状体结构，其目的是为了增加摩擦界面之间的摩擦度，提高信号输出的灵敏性。
[0046]可选地，多层摩擦发电机结构还包括:覆盖在第一电极层20外侧表面的第一绝缘层25以及覆盖在第三电极层24外侧表面的第二绝缘层26。
[0047]可选地，多层摩擦发电机结构还包括:包覆多层摩擦发电机结构四周的屏蔽层27，屏蔽层27与第二电极层22连接，可减少信号干扰，使信号更加准确。
[0048]图3为本实用新型提供的多层摩擦发电机结构实施例二的结构示意图，如图3所示，该基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置与上述实施例一的区别在于多个第一点状凸起28和多个第二点状凸起29的位置彼此错开。多个第一点状凸起28和多个第二点状凸起29的位置彼此错开时获取的脉搏信号优于多个第一点状凸起28和多个第二点状凸起29的位置一一对应时获取的脉搏信号。
[0049]图4为本实用新型提供的多层摩擦发电机结构实施例三的结构示意图，如图4所示，该基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置中的多层摩擦发电机结构包括依次层叠设置的第一电极层30、第一高分子聚合物层31、第二高分子聚合物层32、第二电极层33、第三高分子聚合物层34、第四高分子聚合物层35以及第三电极层36 ;其中，第一高分子聚合物层31与第二高分子聚合物层32之间、第三高分子聚合物层34与第四高分子聚合物层35之间形成摩擦界面；第一电极层30和第三电极层36相连作为多层摩擦发电机结构的一个输出电极，第二电极层33作为多层摩擦发电机结构的另一个输出电极。
[0050]可选地，第一高分子聚合物层31与第二高分子聚合物层32相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第一点状凸起40 ;第三高分子聚合物层34与第四高分子聚合物层35相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第二点状凸起41。多个第一点状凸起40和多个第二点状凸起41的位置一一对应。
[0051]可选地，多层摩擦发电机结构还包括:覆盖在第一电极层30外侧表面的第一绝缘层37以及覆盖在第三电极层36外侧表面的第二绝缘层38。
[0052]可选地，多层摩擦发电机结构还包括:包覆多层摩擦发电机结构四周的屏蔽层39，屏蔽层39与第二电极层33连接，可减少信号干扰，使信号更加准确。
[0053]图5为本实用新型提供的多层摩擦发电机结构实施例四的结构示意图，如图5所示，该基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置与上述实施例三的区别在于多个第一点状凸起40和多个第二点状凸起41的位置彼此错开。多个第一点状凸起40和多个第二点状凸起41的位置彼此错开时获取的脉搏信号优于多个第一点状凸起40和多个第二点状凸起41的位置对应时获取的脉搏信号。
[0054]图6为指尖脉搏检测与腕部脉搏检测的对比数据图，如图6所示，该对比数据图为示波器得到的波形图像，信号清晰可见。横坐标为时间，纵坐标为电压，其中上面的曲线为指尖脉搏检测信号，下面的曲线为腕部脉搏检测信号。测试时所使用的是基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置和基于摩擦发电机的腕部脉搏检测装置，其中的摩擦发电机结构相同，基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置的摩擦发电机结构位于指夹本体或指套本体内部，基于摩擦发电机的腕部脉搏检测装置通过弹性绑带将摩擦发电机结构固定在腕部。
[0055]指尖脉搏检测信号和腕部脉搏检测信号均在实验室工作环境中测得，是未经电路处理的原始信号，所反映的是实际的脉搏波动情况，仅供确定脉搏频率使用。且上述信号尚未参照医学中的相关标准进行信号处理，所得波形与信号大小也暂不能与已有医疗器械所得数据进行比较。
[0056]本实用新型提供的上述基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，通过摩擦发电机收集指尖的脉搏信号，能够监测人静止或非剧烈运动时的脉搏信号，特别是对帕金森症患者在不受控制的抖动过程中，也能准确收集脉搏信号，相比于现有指尖脉搏的监测技术，具有信号扰动较小、数据准确、成本低廉、设备轻便、小巧的优点。
[0057]最后，需要注意的是:以上列举的仅是本实用新型的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本实用新型进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，包括:指夹本体或指套本体，以及指尖脉搏传感器，其中: 所述指尖脉搏传感器位于所述指夹本体或指套本体内部并设置于与指腹位置对应的一侧； 所述指尖脉搏传感器由摩擦发电机结构组成，用于获取脉搏的初始信号。
2.根据权利要求1所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述指尖脉搏传感器嵌于所述指夹本体内硅胶垫的一侧表面上或内部。
3.根据权利要求1所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述指套本体为织物型指套本体，所述织物型指套本体的指尖前端封闭，所述指尖脉搏传感器位于所述织物型指套本体两层织物料之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，还包括:信号处理模块和信号输出模块； 所述信号处理模块与所述指尖脉搏传感器连接，用于接收并处理所述初始信号，得到人体脉搏信号； 所述信号输出模块与所述信号处理模块连接，用于输出所述人体脉搏信号。
5.根据权利要求4所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述信号输出模块为数据线； 所述数据线的输出端与外部处理设备连接，接收所述外部处理设备的电能为所述指尖脉搏检测装置供电并输出人体脉搏信号。
6.根据权利要求4所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述信号输出模块为无线发射模块，同时，所述指尖脉搏检测装置还包括电源模块； 所述无线发射模块通过无线发射的形式将人体脉搏信号发送给外部处理设备。
7.根据权利要求1所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述指尖脉搏传感器为多层摩擦发电机结构。
8.根据权利要求7所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述多层摩擦发电机结构包括依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物层、第二电极层、第二高分子聚合物层以及第三电极层；其中，所述第一高分子聚合物层与所述第二电极层之间、所述第二高分子聚合物层与所述第二电极层之间形成摩擦界面；所述第一电极层和所述第三电极层相连作为所述多层摩擦发电机结构的一个输出电极，所述第二电极层作为所述多层摩擦发电机结构的另一个输出电极。
9.根据权利要求8所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述第一高分子聚合物层与所述第二电极层相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第一点状凸起；所述第二高分子聚合物层与所述第二电极层相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第二点状凸起。
10.根据权利要求7所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述多层摩擦发电机结构包括依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物层、第二高分子聚合物层、第二电极层、第三高分子聚合物层、第四高分子聚合物层以及第三电极层；其中，所述第一高分子聚合物层与所述第二高分子聚合物层之间、所述第三高分子聚合物层与所述第四高分子聚合物层之间形成摩擦界面；所述第一电极层和所述第三电极层相连作为所述多层摩擦发电机结构的一个输出电极，所述第二电极层作为所述多层摩擦发电机结构的另一个输出电极。
11.根据权利要求10所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述第一高分子聚合物层与所述第二高分子聚合物层相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第一点状凸起；所述第三高分子聚合物层与所述第四高分子聚合物层相对的两个表面中的至少一个表面形成有多个第二点状凸起。
12.根据权利要求9或11所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述多个第一点状凸起和所述多个第二点状凸起的位置一一对应或彼此错开。
13.根据权利要求12所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述多个第一点状凸起和所述多个第二点状凸起为圆柱、圆锥或圆柱上表面为球面的复合柱状体结构。
14.根据权利要求8或10所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述多层摩擦发电机结构还包括:覆盖在所述第一电极层外侧表面的第一绝缘层以及覆盖在所述第三电极层外侧表面的第二绝缘层。
15.根据权利要求8或10所述的基于摩擦发电机的指尖脉搏检测装置，其特征在于，所述多层摩擦发电机结构还包括:包覆所述多层摩擦发电机结构四周的屏蔽层，所述屏蔽层与所述第二电极层连接。
【文档编号】A61B5/02GK204207726SQ201420542721
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】付晓玥, 王珊, 冯顺, 钟强, 赵豪 申请人:纳米新能源（唐山）有限责任公司