电子传感器的设备、系统及制造方法

1.本公开总体上涉及一种电子应变传感器、包含所述传感器的系统以及所述传感器的制造方法。本公开还涉及一种活体对象的一个或多个生理参数的测量方法或者活体对象的睡眠相关障碍的诊断方法，所述方法包括用所述电子应变传感器或系统感测活体对象产生的信号。


背景技术：

2.睡眠是一种人体自然功能，平均占据了人生三分之一的时间。睡眠的重要性在于缓解日间累积的身体精神疲劳，增强人体免疫功能，这会深刻影响生活质量。因而，持续监测不同睡眠阶段期间的体动、呼吸和心跳，在早期疾病诊断以及睡眠障碍检测方面引起了人们的极大兴趣。另外，分析从监测系统收集的数据并将结果传递给临床医生或医护人员，能够帮助改善表现出心脏、肺部和睡眠障碍症状的患者的诊断、监测和临床结果，从而提高整体生活质量。
3.特别是在过去几十年里，技术革新加速了不同睡眠质量监测产品的发展。例如，采用了耳脑电图(eeg)和耳心电图(ecg)传感器来进行睡眠分期和心率记录。采用了随身应变传感器来监测体动、呼吸和心跳。此类传感器为穿戴式传感器，从而会引起不适，最终可能影响睡眠质量。非穿戴式监测系统能够解决上述问题，干扰最小。例如，雷达和/或深度摄像头可用来测量胸部和腹部的运动。此外，近红外(ir)摄像头影像可用于投影和跟踪ir点来分析呼吸率。除了隐私问题之外，基于摄像头的系统的成本和能耗也不适合日常消费者使用。一种替代方案是基于压电的传感器系统。这种系统通常使用极低的功率，可以包括放置在床垫下的陶瓷传感器来获取压力数据(包含心率、呼吸率、睡眠周期和运动)。目前存在一些基于压电传感器的商用非穿戴式医用和家用睡眠监测产品。然而，除了购买成本很高之外，这种系统还缺乏特定的功能和/或灵敏度。例如，压电传感器无法识别睡眠期间的运动方向。
4.因而，亟需一种低成本、可靠、无创的睡眠监测设备和系统。非穿戴式用户体验尽可能不干扰用户睡眠状态，能够为临床医生和医护人员提供更准确的数据。此外，所述设备和系统应适于大规模制造。可扩展却低成本的生产会迅速推动消费者、专业人员和临床实践中采用所述设备和系统，从而有益于全社会的幸福安康。
5.本说明书中引用任何在先公布文献(或获自其中的信息)或任何已知事项不应视为承认、认可或以任何形式暗示在先公布文献(或获自其中的信息)或已知事项构成本说明书所涉领域的部分公知常识。


技术实现要素：

6.本发明内容是简要概述一系列构思，另请参阅下文的具体实施方式。本发明内容既非旨在表明本公开主题的关键特征，又非旨在用来帮助确定本公开主题的保护范围。
7.本公开提出了一种非侵入式应变传感器、非侵入式监测系统及其制造方法。本公
开还提出了一种活体对象的至少一个生理参数的测量方法或者活体对象的睡眠相关障碍的诊断方法，所述方法包括用本公开所述应变传感器或系统感测活体对象产生的信号。
8.根据本公开一个非限制性方面，提供了一种应变传感器的制造方法。某一实施例中，所述方法包括：用第一导电油墨将电极层印刷到基片上；将传感层印刷到电极层上；通过应用热熔层封装电极层和传感层。优选地，电极层与传感层直接接触。
9.一些实施例中，所述方法还包括：向热熔层施加热量，以使传感器粘附到织物，任选地，传感器集成于两层织物之间。
10.一些实施例中，电极层大体上呈长形，第一电极和第二电极均包括头部和尾部，第一电极和第二电极的尾部基本上平行。优选地，尾部均包括重复波型。
11.根据本公开另一非限制性方面，提供了一种应变传感器。一些实施例中，所述应变传感器包括：印刷在基片上的电极层，该电极层包括第一导电油墨；印刷在一部分电极层上的传感层，该传感层包括第二导电油墨；封装电极层和传感层的封装层，其中，传感层与电极层直接接触。
12.一些实施例中，传感器上或其附近施加外力会使传感层内产生微观裂纹，这样增大了电阻，卸除外力会基本上消除传感层内的微观裂纹，这样减小了电阻。
13.根据本公开又一非限制性方面，提供了一种监测系统。一些实施例中，所述监测系统包括上述传感器，任选地还包括通信单元，该通信单元配置为将感测到的信号(即电阻变化)通信给外部设备。通信单元与外部设备之间的通信优选为无线通信。
14.根据本公开，优选技术效果是，所述监测设备、系统和制造方法能够提供低成本、可靠的非侵入方式来监测活体对象的睡眠行为。就此而言，根据本公开还一限制性方面，提供了一种活体对象产生的至少一个生理参数的测量方法，所述方法包括：提供至少一个可拉伸柔性应变传感器，该应变传感器包括基片、设置在基片上的电极层、设置在电极层上的传感层以及封装传感层和电极层的封装层；使对象与应变传感器接触，其中，至少一个生理参数的变化导致至少一个传感器中的电阻变化；任选地，接收并传输电阻变化到外部设备以供报告或分析。
15.根据本公开再一非限制性方面，提供了一种活体对象的睡眠相关障碍的诊断方法，所述方法包括：接收包括与对象接触的至少一个可拉伸柔性应变传感器所产生的电阻变化的信号，其中，传感器包括基片、设置在基片上的电极层、设置在电极层上的传感层以及封装电极层和传感层的封装层，其中，传感层与电极层直接接触；任选地，分析所接收的信号来诊断障碍。
16.应当理解，本文描述的技术效果不受限制，可以是任何本公开所述技术效果或不同于本公开所述技术效果。就此而言，参阅下文本公开各方面的具体实施方式可以清楚本公开其他实施例。
附图说明
17.结合附图可以更明确理解本文描述的非侵入式应变传感器的设备、系统和制造方法的特征，图中：
18.图1示出了根据本公开实施例在织物上制造电子应变传感器的工作流程。
19.图2a提供了根据本公开实施例电子应变传感器的示意图；图2a(i)示出了传感器
的正面透视图；图2a(ii)示出了根据图2a(i)虚线截取的剖视图；图2a(iii)示出了传感器实施例的分解图。
20.图2b提供了电子应变传感器在印刷过程不同阶段后的图片(比例尺为1cm)；图2b(i)示出了具有两个不同形状电极层的聚氨酯基片；图2b(ii)示出了具有传感层和封装层的图2b(i)所示电极层。
21.图2c提供了根据本公开实施例嵌入床垫套的电子应变传感器(上图)，其中用虚线表明了床垫套顶面(左上)和床垫套反面(右上)的应变传感器位置；还示出了外部压力施加到嵌入床垫套的应变传感器时的典型电阻变化(下图)。
22.图2d(i)示出了本公开电子应变传感器布置在床垫套中的某一实施例，本图是一部分覆盖物展露传感器和布线的剖视图；图2d(ii)示出了本公开电子应变传感器布置在床垫套中的另一实施例，本图是多个传感器呈阵列布置的分解图。
23.图3(a)示出了根据本公开实施例交叉电极图案的印网掩模设计；图3(b)示出了根据本公开实施例传感器层矩形图案的印网掩模设计。
24.图4(a)示出了根据本公开实施例的印刷电极(反射模式)的光学显微图像，分别是比例尺为1.5mm和500μm的低倍率(左图4(a)(i)和4(a)(iii)，白比例尺)和高倍率(右图4(a)(ii)和4(a)(iv)，黑比例尺)；图4(b)和图4(c)示出了扭曲和拉伸印刷电极以展示柔性和拉伸性的图片。
25.图5(a)示出了本公开非侵入式监测系统实施例的图片，其中通过利用源表和躺在嵌入床垫套的应变传感器顶上并进行活动的用户来描绘应变传感器测试；图5(b)示出了根据本公开实施例在具有嵌入式应变传感器的床垫套顶上进行手压测试的电阻曲线；图5(c)示出了用户躺在具有嵌入式应变传感器的床垫套上时获取的体动电阻曲线；图5(d)示出了根据本公开实施例用户在90分钟内产生的电阻曲线，其中用户深呼吸并躺在具有嵌入式应变传感器的床垫套顶上；图5(e)示出了图5(d)所示电阻曲线在18～36分钟时段的放大图。
26.图6(a)示出了根据本公开实施例床垫套中嵌入式应变传感器产生的电阻曲线，其中床垫正经历滚筒测试；图6(b)示出了床垫套中嵌入式应变传感器产生的手压测试电阻曲线，其中床垫套先前已经历10000次滚筒循环。
27.图7示出了根据本公开示例性实施例监测系统的示例。
具体实施方式
28.下面将结合附图更全面都描述本公开各方面和各实施例，其中仅表明本公开某些实施例而非全部实施例。实际上，本公开技术可以体现为多种不同形式，不应解释为限于本文描述的实施例。
29.同理，本领域技术人员会想到本文描述的设备、系统和方法的许多修改和其他实施例，这些修改和实施例具有上述内容和相关附图呈现的教导效益。因而，应当理解，本公开不限于所揭示的具体实施例，上述修改和其他实施例旨在涵属于所附权利要求书的范围内。本文虽采用了特定术语，但这些术语仅用于广义描述，而非用于限制目的。
30.说明书和权利要求书全文中，术语可能含有上下文暗示或隐含的微妙含义，而非明确陈述的含义。同理，本文采用短语“某一实施例中”不一定是指相同的实施例或实施方式，本文采用短语“另一实施例中”不一定是指不同的实施例或实施方式。这例如旨在表明
本公开主题包括全部或部分示例性实施例或实施方式的组合。
31.一般而言，术语可至少部分根据在上下文用法来理解。例如，本文所用术语“和”、“或”、“和/或”等可包括多种含义，这至少部分取决于使用此类术语的上下文。典型地，术语“或”若用于关联a、b或c等列项，则旨在表示a、b和c(这里用意为包含性)以及a、b或c(这里用意为排他性)。此外，本文所用术语“一个或多个”(其至少部分取决于上下文)可用于单数意义上描述任何特征、结构或特性，也可用于复数意义上描述特征、结构或特性的组合。同理，术语“一(a/an)”或“所述(the)”可理解为表达单数用法或表达复数用法，这至少部分取决于上下文。此外，术语“基于”或“由
……
确定”可理解为不一定意图表达闭合式元素组合，相反也可能存在不必明确说明的附加元素，这又至少部分取决于上下文。
32.本文所用各科技术语的含义与本领域技术人员通常理解的含义相同，除非另作定义。尽管本公开实践或测试中可以使用与本文描述的方法和材料类似或等效的任何方法和材料，但本文描述的是优选方法和材料。
33.本文描述的方法步骤、过程和操作不应解释为必然按照所论述或图示的特定顺序执行，除非具体指明为执行顺序。还应理解，可以采用附加或替代的步骤。
34.说明书和权利要求书所用的各个表示数量或反应条件等数值应理解为任何情况下均用术语“约”修饰，除非另作说明。据此，说明书和权利要求书所述的数值参数是近似值，可能随本公开所要获取的预期属性而变化，除非另作相反说明。至少，每个数值参数都应根据有效位数和普通四舍五入惯例来解释。术语“约”可理解为指范围+/-10％，如+/-5％或+/-1％或+/-0.1％。
35.本文表述取值范围仅旨在用作个别指代属于该范围内的每个单独值的简写法。每个单独值均纳入说明书，正如本文个别叙述一样，除非本文另作说明。例如，如果范围是约1至约50，则视为包含例如1、7、34、46.1、23.7或该范围内的任何其他取值或范围。
36.本文术语仅用于描述特殊示例性实施例，而非旨在加以限制。本说明书和权利要求书的术语“包括(comprise/comprises/comprised/comprising)”、“包含(include/includes/included/including)”或“具有(have/has/having)”等按开放式意义使用，即指定存在所述特征，但不排除存在附加或更多特征。
37.本文公开的具体实施例可以在权利要求中使用语言“由
……
组成”或“基本上由
……
组成”来进一步加以限制。过渡术语“由
……
组成”用于权利要求时，无论是原始提交还是依修改添加，皆排除权利要求中未指定的任何元素、步骤或成分。过渡术语“基本上由
……
组成”将权利要求范围限制为指定的材料或步骤以及不会实质性影响新颖基本特性的材料或步骤。本文固有或明确描述启用了如此要求保护的实施例。
38.如本文所用，“诊断(diagnosis/diagnosing)”泛指分类疾病或病症或其症状、确定疾病/病症/症状的严重程度、监测疾病/病症/症状的进展、预测疾病/病症/症状的结果和/或康复前景。术语“检测”或“预测”还可以任选地包括上述任何内容。
39.本公开总体上涉及非侵入式监测设备、非侵入式监测系统及其制造方法。更具体地，本公开提供了使用非侵入式监测设备或非侵入式监测系统来检测活体对象的一个或多个生理参数，包含体动、压力变化和呼吸。一些实施例中，当对象水平定位于床垫上时，传感器不直接接触对象皮肤地非侵入式测量一个或多个生理参数。本公开提供了测量睡眠行为和/或诊断睡眠相关障碍的方法，所述睡眠相关障碍包含失眠症、打鼾、睡眠呼吸暂停、异态
睡眠和不宁腿综合症。测量睡眠行为和/或诊断睡眠相关障碍可用于识别或预测其他健康问题，如高血压、心脏病、糖尿病和中风。睡眠时长和/或质量下降可能导致日间集中注意力以及判断力变差的问题。老年群体中，受伤的常见原因是摔倒，据悉夜间睡眠质量较差正是一个风险因素。本公开还可有利地提出一种低成本大规模非侵入式睡眠监测设备和非侵入式睡眠监测系统的制造方法。
40.本公开一方面提供了一种非侵入式应变传感器。一些实施例中，所述非侵入式应变传感器包括可拉伸柔性电子器件，并可嵌入床垫套以例如在睡眠期间持续监测活体对象的一个或多个生理参数。有别于通常放置在床垫下面的传统刚性床传感器，本公开非侵入式应变传感器能够通过专有的制造工艺直接嵌入床垫套。这提供了许多优势，包括优异的传感器灵敏度、灵活性、拉伸性和耐久性。一些实施例中，本公开应变传感器可用于在任何类型的床垫而非一种特定类型的床垫上工作。另外，本公开应变传感器可用于检测活体对象的一个或多个生理参数，包含体动、压力或体重变化和呼吸。一些实施例中，与需要身体直接接触的可穿戴传感器相比，应变传感器的电阻变化可以实时读取并以间接方式收集。另外实施例中，应变传感器的电阻变化可以(本地或远程)存储在计算机可读存储介质中以供后续分析。
41.一些实施例中，本公开应变传感器可以包含到设计成支撑活体对象体重或其一部分体重的任何物品中。例如，本公开应变传感器可以包含到椅套(如躺椅套)、垫套或枕套中。
42.一些实施例中，本公开应变传感器(或应变传感器阵列)可以连接到无线通信设备，由此收集的信号(即包括电阻变化)可以上传到基于云的数据平台以及上传到移动设备，如智能手机。负责监测活体对象的护理者(即临床医生、医护人员和/或家庭成员)则可随时随地访问这些数据，并在任何信号变得异常时得到通知。此外，本公开应变传感器让护理者能够得到关于意外运动或缺乏运动的提醒。如此，该应变传感器让对象监督者确定或警惕对象在夜间离开床的时间或者提醒检查对象状况。
43.与需要皮肤直接接触的监测产品(如可穿戴监测产品)或外部监测设备(如红外摄像头)的传统监测系统相比，本公开可拉伸柔性应变传感器提供了一种可替代的非穿戴式舒适用户体验，同时提供了准确的生理机能测量。此外，如果本公开应变传感器嵌入床垫套，则该床垫套可以制造得适应各种床垫材料和尺寸，与制造期间可能需要集成到床垫中的其他智能床品相比，这会降低成本。再者，低成本优势不仅体现在可让应变传感器适于与预先存在的产品配合使用，而且还体现在应变传感器的制造工艺本身。
44.本公开另一非限制性方面提供了一种应变传感器的制造方法。图1示出了所述制造方法实施例的整体工作流程。首先，包含衬纸的热塑性聚氨酯(pu)酯级薄膜用作柔性传感器的基片。基片的优选厚度是约150μm。基片的替代厚度可以是约50～1000μm，这取决于制造过程中的其他变量。
45.优选预混油墨来实现理想应变传感器的电极电阻。更具体地，一些实施例中，本公开应变传感器和所述传感器的制造方法依赖于导电油墨。更优选地，导电油墨是可印刷油墨。一般而言，合适的导电油墨包含载体(例如，沉淀后蒸发的液体溶剂)和一种或多种导电材料颗粒，或油墨所施加基片上保留的其他功能性材料。可以使用任何类型的导电材料，只要导电材料的粒度适合将导电材料施加于基片的工艺。例如，导电材料可以选自下组：铝、
金、银、铜、碳、石墨烯和铂或上述组合。导电油墨可采用任何合适的固化工艺进行固化。
46.一些实施例中，适合印刷本公开传感器的导电油墨是银(ag)油墨，其含有导电组分，包含银粒、环氧树脂、乙酸乙酯、异丙醇和异丙基丙酮。一些实施例中，银油墨可以包含约10～20wt.％聚酯树脂、约65～85wt.％导电银粉、约10～15wt.％溶剂和约1～5wt.％填料。一些实施例中，碳油墨是另一种优选的油墨，可以含有导电组分，包含炭黑和/或石墨、环氧树脂、乙酸乙酯、异丙醇和异丙基丙酮。又一实施例中，优选的碳墨可以包含约10～20wt.％聚偏二氯乙烯、约1～5wt.％炭黑、约60～70wt.％二元酯溶剂和约10～20wt.％石墨。理想的印刷电阻是约100～约10000ω，但不限于此。更优选地，适合印刷本公开传感器的油墨是具有弹性体属性的油墨。即，优选的油墨是可拉伸柔性油墨。
47.如图1所示，油墨配制和基片预制后，在基片上印刷ag基电极。一些实施例中，通过丝网印刷法进行印刷。丝网印刷法可以包含不锈钢掩模，优选为约60～130目数/厘米的掩模，更优选为约65～120目数/厘米的掩模。适合丝网印刷法的刮墨刀硬度优选为约60～90硬度计范围。用刮墨刀施加油墨后，优选地在环境温度下进行干燥。也可以使用其他类型的掩模，如约50～100目数/厘米的聚酯网。一些实施例中，可采用其他类型的印刷技术(2d或3d)来印刷本公开含导电油墨的传感器。
48.图1示出了再通过后续丝网印刷步骤在ag基电极顶上设置碳基传感薄膜。碳基传感薄膜是用含碳油墨通过丝网印刷而生成，优选包含约10～20wt.％聚偏二氯乙烯、约1～5wt.％炭黑、约60～70wt.％二元酯溶剂和约10～20wt.％石墨的油墨。另如下文指出，用于生成传感薄膜的油墨优选地具有与用于印刷电极的油墨不同的属性。例如，用于生成传感层的油墨可配置为在传感器的使用中形成裂纹，而用于生成电极层的油墨优选地不形成裂纹。在碳基传感薄膜印刷固化后，夹式连接器(例如cjt、a2550-tp-cr或2.54mm间距ffc弯曲式压接连接器)附接到电路端口。
49.图1还示出了随后将热熔胶层、优选用于粘附和封装的无溶剂醚基或酯基热熔胶层(例如，鼎基先进材料股份有限公司，货号fs3258)施加到传感器，从而完成可拉伸柔性应变传感器的制作。表2中总结了合适的热熔片材属性的示例。制得的应变传感器可以通过热压转印技术或其他层压或加热技术(例如，使用可经光或温度固化的聚合物进行粘附)转印到如织物等表面上。通常，将制得的传感器粘附到表面的温度足以熔化热熔胶层，但不足以熔化基片层。
50.优选地，通过源表、基于wi-fi的通信单元和/或其他电流测量设备来执行柔性传感器的性能检查。可以对信号数据进行实时审查和解释。替代地，收集的信号数据可以本地或远程存储以供后续分析。另外，从柔性传感器收集的信号的数据分析可以通过计算机、移动设备或云计算设备或上述组合执行。
51.图2a(i)是根据本公开实施例的应变传感器结构的示意图。图2a(ii)是应变传感器结构顶部的放大横截面，其中由图2a(i)所示的虚线体现横截面方向，并详细示出了传感器左侧。参照图2a(i)，根据本实施例的传感器10优选地包括交叉的电极层(包含第一电极12和第二电极13)、传感层14、基于热熔胶的封装层16和聚氨酯(pu)基片17与衬纸18。每个电极12、13大体上呈长形并包括头部和尾部，其中每个头部提供了多个指状分裂(即指状突起)。优选地，每个电极12、13包括3至12个指状分裂，更优选为5至8个指状分裂，最优选为6个指状分裂。交叉的电极层12、13可以包含银(ag)、金(au)、铜(cu)和碳(c)或上述组合中至
少一种，优选为ag。厚度范围可以是约100nm至约100μm。如图2a所示，传感层可以覆盖一部分电极12、13，优选为电极头部，更优选地，传感层限制于电极的交叉部位。传感层14可以呈矩形、圆形或任何合适的形状。传感层可以包含导电碳(c)、导电金属(例如，au、ag、cu或上述组合)、导电聚合物和导电金属/聚合物组合物或上述组合中至少一种。厚度范围可以是约100nm至约100μm。基于热熔胶的封装层16可以包含至少一个具有热熔特性的pu片材并包括酯或醚基薄膜。基于胶的封装层16的厚度范围可以是约10μm至约100μm。pu基片17可以包括至少一层酯基或醚基薄膜，其厚度范围可以是约50μm至约1000μm。基于胶的封装层16的熔点低于pu基片17的熔点。一些实施例中，基于胶的封装层16的熔点是约85℃至约145℃，优选为低于约100℃。一些实施例中，pu基片17的熔点是约85℃至约175℃，优选为高于约100℃，更优选为约150℃。
52.图2a(iii)提供了本公开可拉伸柔性应变传感器实施例的爆炸透视图。图示为电极12和13、传感层14、封装层16和基片层17与衬纸18。本具体实施例中，热熔封装层16用于使传感器粘附到织物层19。
53.图2b中，应变传感器电极层的实施例显示为具有两种类型的电极尾部。参照图2b(i)，示出了基片层上两个电极层的图片。某一实施例中，一个电极层20包括两个交叉的左右电极，左右电极均具有基本上线性(直线)尾部，另一实施例中，电极层可以包括交叉的左右电极，左右电极均具有含重复波型(例如，正弦波型)的尾部。不论呈线性还是波形，左右电极尾部优选地基本上平行。与具有带状尾部的电极20相比，优选的是具有波形尾部或“波浪形”尾部的电极22，这是因为其对拉伸的阻力变化最小，对传感器信号产生的干扰也最小。据此，用波浪形电极收集的信号可以提供更高的精度。此外，波浪形电极尾部的应变抗性更强，这有助于降低应变传感器故障率。也可能是其他类型的非线性形状的电极尾部，包含其他波形，特别是正方形、三角形或锯齿波等形状。
54.图2b(ii)示出了图2b(i)的电极在施加有传感层28之后又施加基于热熔胶的封装层的图片。可以通过电极光泽变化来检测存在基于热熔胶的封装层—将图2b(i)中的“有光泽”电极与图2b(ii)中“更哑光”(无光泽)外观的封装电极进行比较。
55.本公开传感器的整体尺寸可以调整为适应既定应用。一些实施例中，传感器的总长度可以跨越如床垫(例如，单人床或更大床)等表面的宽度。其他实施例中，使用图2b所示的传感器为例，传感器大体上呈长形(即长宽关系而言)。传感器从交叉头部(如附图标记29a所示)顶端到尾部(如附图标记29b所示)末端的长度是约2cm至约10cm，优选为约4cm至约8cm。一些实施例中，传感器的总宽度(如附图标记29c所示)优选为约0.5cm至约5cm，更优选为约1cm至约3cm。一些实施例中，每个电极(不论呈直线还是结合重复波型)的尾部(如附图标记29b所示)的长度优选为约1cm至约8cm，更优选为约3cm至约6cm。此外，电极头部(如附图标记29a所示)的长度优选为约1cm至约8cm，更优选为约3cm至约6cm。左右电极的交叉头部共同限定出头部区域29c，左右电极的相应基本上平行的尾部区域共同限定出尾部区域29d。
56.一些实施例中，电极尾部轨迹的宽度优选为约0.01cm至1cm，更优选为约0.1cm至约0.5cm。电极厚度(即电极包括头部和尾部的高度，如从施加电极的基片表面进行测量)优选为约800nm至500μm，更优选为约1μm至约100μm，甚至更优选为约10μm至约50μm。
57.电极头部中(例如，图2b中标记为29a的头部中)每个指状分裂的长度为约0.5cm至
2cm，优选为约0.8cm至1cm。另外，每个指状分裂的宽度优选为约200μm至2000μm，更优选为约500μm至1000μm。
58.一些实施例中，每个电极尾部中的波型幅度优选为约0.5mm至50mm，更优选为约1mm至10mm。
59.另外实施例中，传感器包括头部区域和尾部区域，头部区域由第一电极和第二电极的交叉头部限定，尾部区域由第一电极和第二电极的尾部限定。如此，电极头部区域的长度与电极尾部区域的长度之比值优选为约1:1至约1:300；更优选为约1:3至约1:30，甚至更优选为约1:3至约1:10。其他实施例中，头部区域的宽度与尾部区域的宽度(即跨越第一电极和第二电极的尾部宽度，如图2b中附图标记29c所示)之比值为约1:1至约1:3，优选为约1:1。
60.一些实施例中，传感层的尺寸与传感器的交叉头部中指状分裂的数目和长度成正比。一些实施例中，传感层的宽度为约0.5cm至5cm，优选为约1cm至3cm。一些实施例中，传感层的长度为约0.5cm至5cm，优选为约1cm至3cm。另外实施例中，传感层限制于传感器头部，优选为传感器交叉头部的指状分裂。
61.有利地，传感层限制于长形传感器的头部大幅减低了传感器信号的可变性，又使信噪比增至最大限度。传感层的厚度优选为约500nm至100μm，更优选为约1μm至约20μm。
62.优势还在于，与传统设计的基于电极的薄膜压力传感器相比，本公开应变传感器提供了无需间隔电介质(或绝缘层)而与传感层直接接触的交叉电极层。因此，根据实施例，本公开应变传感器不包括电极层和传感层之间的电介质层。这避免了制造期间要求额外的对齐步骤，因此进一步简化了可扩展的丝网印刷过程，降低了传感器的生产成本。
63.根据实施例，在传感器印刷后，可以应用热熔基转印技术将传感器附接到用于测量活体对象的至少一个生理参数的物品或设备上。优选实施例中，使用热熔基转印技术将本公开应变传感器转印到织物，从而提供集成传感器。更优选地，织物是床垫套。一些实施例中，传感器位于包括至少两层的织物层之间。即，传感器集成于织物层内。图2c(i)示出了本公开位于两层织物30之间的应变传感器的实施例。在图2c(i)的左栏，去除一层织物层，以帮助观察虚线包围的传感器。本实施例中的传感器附接到移除了衬纸且热熔胶和传感层朝下的基片。施加热量来熔融胶层，使其能够附接到织物。尽管虚线和胶带34表示传感器的位置，但当织物32翻转时，传感器不可见。导线可以通过夹式连接器连接到传感器，导线连接到控制盒用于信号读出。
64.图2c(ii)所示的传感器性能测试示出了图2c(i)中柔性应变传感器在施加压力时(例如，活体对象身体坐在或躺在传感器上时)产生的信号。传感器可以通过在约0.001v至3v、优选为约0.01v至约1v、更优选为约0.01v的低电压下工作时给出相应的电阻变化来检测任何体动。
65.一些实施例中，在床垫套的替代方案中，本公开应变传感器可以包含到设计成支撑活体对象体重或其一部分体重的任何物品中。例如，本公开应变传感器可以包含到(优选地集成到)诸如椅套(如躺椅套)、垫套或枕套等家具套中。
66.一些实施例中，至少一个传感器可以包含到织物中。图2d(i)示出了这种传感器布置的一个实施例。应变传感器35可以包含到床垫套36的表面上—图中切下了一部分床垫套36，露出集成传感器35。可以通过前述热熔胶将其包含到床垫套的内表面或者床垫套的至
少两层之间。替代地，可以采用其他胶粘剂(例如，胶布)或附接法(例如，缝合或velcro
tm
紧固件)。本图示出了传感器通过一根或多根导线37连接到控制箱38。替代实施例中，织物可以包括根据本公开柔性传感器的阵列。
67.图2d(ii)示出了阵列布置的示例。具体地，本图提供了用一根或多根导线37和控制箱38集成到床垫套36中的传感器35阵列的分解图。优选地，如图2d(ii)所示，传感器以阵列布置基本上覆盖了床垫表面。
68.已经发现，根据本公开应变传感器的传感机制与压力下传感层内形成微观裂纹(或“微裂纹”)相关。即，当传感器上或其附近施加外力时，传感器的弯曲和/或拉伸导致传感层薄膜内产生微裂纹，从而引起电阻增大。一旦压力/应变减轻，传感层内弹性聚合物基体、电极层、基片和热熔层或上述组合的弹性体属性基本上消除了裂缝，恢复了连续的传感层，这导致电阻恢复(即减小)。就此而言，本公开传感器既呈柔性又可拉伸，与现有的非柔性传感器或柔性但不可拉伸的传感器相比，能够提高检测外力的精度。
69.如上所述，一些实施例中，可以印刷两种图案来创建本公开应变传感器，即电极的交叉图案和传感层的矩形图案。图3(a)和图3(b)示出了根据本公开实施例的掩模设计。图3(a)示出了具有“线性”电极尾部40的传感器的掩模设计，其与具有“波浪形”电极尾部42的电极相邻—在生产中，掩模优选地包括仅有一种尾部设计的传感器。图3(b)示出了用于传感层46的掩模，传感层46随后覆盖到印刷的电极层上。本公开掩模优选地包含转角中创建的十字“+”标记44，以在印刷两层时方便对齐，从而实现更好的印刷分辨率。
70.对于掩模，优选的是不锈钢拉丝为约60～130目数/厘米的不锈钢型掩模。更优选地，使用掩模来施加厚度为约20～40μm的油墨乳化层。然而，也可以使用其他类型的掩模，例如包含约50～100目数/厘米的聚酯网，优选地具有类似的乳化层厚度。
71.对于交叉图案的电极层印刷，可以使用含银粒、乙酸乙酯、乙酸丁酯和异丙基丙酮的市售油墨。例如，edag 725a(loctite,henkei)、edag 478ss(loctite,henkei)和polu-10p(sp130,shenzhen power luck ink)或上述组合皆可适用。也可以使用适合柔性设备印刷的其他替代油墨。优选地，适合印刷电极层的油墨(不论是单一油墨还是油墨共混物)在厚度为25μm时的薄层电阻小于10ω，优选为小于1ω，更优选为小于0.015ω。优选地，电极层在厚度为25μm时的薄层电阻为约0.001～约0.02ω，更优选为约0.015ω。
72.对于传感层印刷，优选的是对施力表现出快速响应灵敏度属性的商用油墨。油墨可以含有炭黑、石墨、环氧树脂、乙酸乙酯、异丙醇、乙酸丁酯和异丙基丙酮。例如，优选的是由eci-7004-lr(loctite,henkei)、含碳热塑性导电油墨和nci-7002(loctite,henkei)、含碳热塑性非导电油墨的混合物制备的油墨。如此，一些实施例中，用于印刷传感层的油墨包括导电油墨与非导电油墨的共混物来提供所需的电阻率。更优选地，eci7004-lr:nci-7002的比值范围可以为约1:100至约100:1，更优选为约1:10至约10:1。替代实施例中，在eci7004-lr与nci-7002的混合物中，可用的eci7004-lr占比为约2份至约6份/10份。这些油墨在一定体积比范围内的混合物可用于实现约100ω至约10000ω的电阻范围，如表1所示。
73.表1：薄层电阻
74.在120℃下干燥5分钟的loctite eci 7004lr与loctite nci 7002的共混比，欧姆/平方
[0075][0076]
该应用也可使用其他替代的力敏油墨，如ci-2001(nagase chemtex；厚度为10～20μm时电阻为50ω)和ci-2050lr(nagase chemtex；其电阻率可通过与ci-2050hr共混来调节)或上述组合。一些实施例中，适合制备传感层的油墨(不论是单一油墨还是油墨的共混物)在厚度为25μm时的薄层电阻为至少20ω，优选为至少100ω，更优选为至少1000ω，甚至更优选为至少100000ω。
[0077]
优选地使用真空混合器(thinkymixer arv-310led)来进行油墨混合以避免任何气泡，油墨制备后便立即使用以避免任何可能的沉淀。为了延长保质期，可将油墨原料储存在带密封盖的4℃冰箱中。
[0078]
基片和胶材的选择和制备
[0079]
一些实施例中，优选货号fs1155的热塑性pu酯级薄膜(鼎基先进材料股份有限公司，具有表2第3项的属性)作为印刷基片。与其他材料相比，fs1155薄膜具有相对较高的熔点(约150℃)。该温度优选支持超过环境温度的油墨干燥。fs1155还具有优异的拉伸性(＞600％)，这使其能够应用于制作本公开传感器。除此之外，这种材料还防水，薄膜皱褶时不会产生任何噪音。上述各特征也让这种pu薄膜成为织物上制造电子电路的优先候选。
[0080]
关于印刷薄膜的拉伸性和耐久性，图4(a)(i)至图4(a)(iv)示出了根据本公开实施例印刷和封装电极的光学显微图像，分别是比例尺为1.5mm的低倍率图像(图4(a)(i)和图4(a)(iii)，白比例尺)以及比例尺为500μm的高倍率图像(图4(a)(ii)和图4(a)(iv)，黑比例尺)。图中示出了低倍率(50)和高倍率(52)下的平行印刷电极直线，以及低倍率(54)和高倍率(56)下的印刷电极浪线(呈更突出的“河弯”型环状图案)。图4(b)和图4(c)示出了印刷薄膜可经受剧烈操纵(例如拉伸、弯曲和/或扭曲)。这种操纵不会影响电极功能。图4(c)(i)和图4(c)(ii)分别比较了无应变和30％应变下的印刷电极。据此，一些实施例中，具有印刷电极的基片可以在不影响电极功能的情况下维持约10％至约80％的应变，更优选地，具有印刷电极的基片可以在不影响电极功能的情况下维持至少30％的应变。
[0081]
一些实施例中，优选的是带有离型衬纸的150μm厚pu薄膜，这是因为它为本公开应变传感器制造工艺提供了优异的处理特性。根据某一实施例，pu片材可以直接使用而无需进一步修饰。然而，如果需要，根据其他替代实施例可进一步修饰pu片材。
[0082]
一些实施例中，优选货号fs3258的热熔胶片(鼎基先进材料股份有限公司，具有表2第10项的特性)来生成本公开封装传感器。热熔胶片包含热塑性聚氨酯、润滑剂和uv吸收剂中至少一种，熔点为约85℃。
[0083]
fs3258热熔胶片在高温加热下熔化，一旦冷却到环境温度就会粘合到大多数表面上。此外，该片材固化后不会损失厚度，这使其成为粘附和封装的良好候选。一些实施例中，使用热压机(mophorn heat press，12"
×
15"，相当于约30.5cm
×
38.1cm)将fs3258片材转印到油墨涂覆的fs1155pu片材上。通常，可以在压力下提供高达约120℃加热并包括可装配印刷传感器的操作阶段的任何热压或放热设备皆可用于将fs3258片材转印到pu片材上。
[0084]
传感层的丝网印刷和组装
[0085]
根据某一实施例，使用自动丝印机(rt06001，pacific trinetics corporation)来制作电子传感器。rt06001可印刷6"
×
6"(15.24cm
×
15.24cm)平方以下的片材，可采用框架尺寸为320
×
320mm2、高度为15mm的丝网。为了开始电极层印刷过程，首先通过真空吸力将带有衬纸的fs1155pu基片牢固放置在rt06001平台上。然后,将用于印刷电极的图案掩模(如图3(a)所示)装配到印刷机上。然后，将ag基油墨灌注到靠近刮墨刀的掩模边缘上。优选地，油墨需要呈矩形放置，从而覆盖厚度相对均匀的刮墨刀的全幅宽度。一旦一切就绪，就开始印刷。刮墨过程推动油墨液体覆盖整个印刷区域，之后用刮墨刀施加压力来完成印刷。然后，通过去除真空吸力释放基片，将基片转印到平坦的金属垫上进行干燥。在连续生产方法中，可以将新的基片装配到平台上来重复印刷。通过变更印刷机能够实现卷对卷生产。收集未用过的ag油墨，一旦完成就用丙酮/异丙醇清洗掩膜。为了固化pu片材上的ag油墨，将基片放入约80℃的烘箱中约15分钟。替代地，在环境(室温)条件下干燥约25分钟以上足以使油墨干燥。
[0086]
第二步包括将传感层印刷到固化的基片上。安装如矩形设计的专用掩模(如图3(b)所示)，之后用真空吸力将空白pu片材放置到印刷机平台上。类似地，然后将预混的碳墨放置到掩膜上。印刷前可以执行试运行来检查片材上十字标记的位置。内置摄像头可用于将摄像头标记位置与试印刷的十字标记位置对齐。一旦该对齐过程完成，就可以锁定摄像头标记位置。然后将包括印刷电极的固化基片放置到印刷机平台上以使十字标记位置与摄像头标记相匹配。然后开始印刷，用刮刀推动油墨，之后施加刮墨刀。然后，如上所述，对印刷传感器进行转印，以便通过热量进行固化。然后将连接器附接到电路端口以确保稳定连接，使用了市售的弯曲式压接连接器(例如cjt、a2550-tp-cr、2.54mm间距ffc弯曲式压接连接器、nicomatic crimpflex 2.54mm间距连接器系统)。
[0087]
第三步包括封装。封装保护印刷电路免遭污渍下的氧化和损坏，同时也有助于传感器的拉伸性和回弹性。将热熔层切割成所需的形状，然后放置在印刷传感器顶上，之后将组合的传感器和热熔层放入热压机(mophorn heat press，12"
×
15")。在约50～60psi的压力下，在约105℃下施加热量约50秒。然后将组合物冷却到室温，完成封装过程。
[0088]
最后一步包括将印刷后的电子传感器转印到表面上，特别是套布(即床垫套布)上。将热压机预热到约105℃。将封装后的电子传感器设备放置到套布背面的预期位置上。
应当理解的是，封装层侧面需要与衬纸朝上的套背面相接触。一旦确认位置，就应用热压机(mophorn heat press，12"
×
15"，约50～60psi)。加热并施加压力约50秒后，将整个电子传感器设备转印到套上。除了床垫套之外，通过高温，更具体地通过105℃加热，可以将传感器粘合应用到任何材料。
[0089]
传感器性能
[0090]
一些实施例中，通过将柔性传感器与源表连接来评估传感器性能。在0.01v的工作电压下，柔性传感器可以检测到指尖按压、手部按压、体重压力、体动以及深呼吸。图5(a)至图5(e)示出了图2和图3所示嵌入床垫套的应变传感器的测试系统示例和相关测试结果。图5(a)示出了包括嵌入床垫套的应变传感器、躺在床垫上的测试对象、源表和计算机读数的系统。图5(b)示出了重复手部按压所产生的电阻曲线，而图5(c)示出了对象体动所产生的电阻曲线。图5(d)和图5(e)示出了静躺在嵌入床垫的传感器上的对象所产生的电阻曲线，其中对象正在深呼吸。这些数据清楚表明，根据本公开制作的应变传感器很灵敏，可以通过电阻变化检测到床垫上的轻微动作。即，当床垫上有任何外部压力变化时，该压力会施加到传感器上，然后在传感层内产生微裂纹。根据出现的裂纹数量，传感器电阻将会成比例增大。一旦外部压力释放，传感器各组件(基片、油墨和封装层)的弹性会驱动传感器恢复到初始状态，使微裂纹融合回连续层。这样能够减小电阻。
[0091]
耐久性测试
[0092]
可以对传感器、控制箱和线束执行耐久性测试。一些实施例中，将传感器转印到床垫套上，然后放置在经过床垫滚筒测试(rollator testing)的床垫顶上。床垫滚筒测试(如美国材料试验学会(astm)标准f1566规定)测量包含床垫坚度保持力和表面变形的特性。可以在各个循环点(通常约0～100000次循环)执行测试，以模拟体重约80kg至约130kg、优选地体重为约120kg的对象使用超过10年的床垫性能。滚筒测试就提供了一种验证传感器鲁棒性的机制。
[0093]
图6示出了根据本公开用包括嵌入式可拉伸柔性应变传感器的床垫套覆盖的床垫的滚筒测试电阻曲线。图6(a)示出了滚筒测试期间的电阻变化，其中电阻随滚筒如预期般接近传感器而变化。图6(c)示出了用包括嵌入式应变传感器的床垫套覆盖的床垫上的手部按压测试，其中所覆盖的床垫先前已经进行了10000次滚筒循环测试。本图显示了持续识别重复的手部按压，推断传感器未受损伤作为滚筒测试结果。这些数据表明，根据本公开可拉伸柔性应变传感器面对一般磨损时具有多年的等效耐久性。
[0094]
另外实施例中，pcb、控制盒和线束的耐久性测试可以包含不同温度下测试灵敏度和鲁棒性、不同湿度水平、防尘性、防水性(例如高压射流、水滴)以及防床垫倾翻、撞击、晃动、包装和运输。传感器也可以接受类似的测试。
[0095]
数据生成和通信
[0096]
根据某一实施例，提供了一种非侵入式监测系统。图7示出了这种监测系统100的示例，监测系统100包括用一根或多根导线37和控制箱38集成到床垫套36中的柔性应变传感器35阵列。控制箱38电连接到电源102，其可以包含任何ac或dc电压源。例如，电源102可以包含壁装插座，控制箱38经由电源线连接。其他示例中，电源102可以包含电池。控制箱38可以经由电源线连接到电池。其他实施例中，电源102(如电池)可以与控制箱38集成。
[0097]
控制箱38可以包含无线通信单元，其经由网络106通信耦合到监测服务器104。一
些实施例中，控制箱38经由wi-fi接入点或网关无线耦合到网络106。其他实施例中，控制箱38无线耦合到智能手机或平板电脑，其经由有线或无线连接(如nfc连接、连接、rfid连接或紫蜂(zigbee)连接)连接到网络106。一些实施例中，控制箱38可以包含电阻器、电容器、i/o扩展器、npn晶体管、复用器、微控制器、数模转换器(dac)、存储器和连接器。
[0098]
一些实施例中，控制单元38的通信单元配置为本地存储感测到的数据(存储在单元或计算机可读介质内，如硬盘或其他可写存储器内)或将数据传输到外部设备，如计算机、移动设备和/或监测服务器104(例如，云计算服务器)。通过利用外部设备可以实现实时数据可视化。
[0099]
一些实施例中，控制单元38配置为将收集的数据从柔性传感器35发送到监测服务器104，同时向柔性传感器35供电。此外，可以在基于web的界面上显示实时体动，不论通信单元无线与否。
[0100]
监测服务器104可以包含任何处理器、工作站、计算机等，其配置为经由网络106从控制单元38接收感测到的数据。监测服务器104将接收到的数据存储到用户关联帐户中的数据库。监测服务器104包含一个或多个接口，使用户或第三方能够(使用智能手机、平板电脑、计算机等)访问帐户，以通过图表查看数据。一些实例中，监测服务器104可以使用一个或多个阈值来检测用户何时移动和/或移动程度，生成一个或多个数据可视化，显示用户在睡眠或休息期间如何移动。
[0101]
应当理解的是，本领域技术人员将清楚明了对本文所述当前优选实施例的各种更改和修改。既不背离本公开主题的精神和范围又不削弱其预期优势的前提下进行此类更改和修改。因而，所附权利要求旨在涵盖此类更改和修改。
[0102]
[0103]
[0104]
[0105]

技术特征：
1.一种可拉伸柔性应变传感器的制造方法，包括：用第一导电油墨将电极层印刷到基片上；用第二导电油墨将传感层印刷到所述电极层上；通过应用热熔层封装所述电极层与所述传感层，其中，所述第一导电油墨表现出小于所述第二导电油墨的薄层电阻，所述电极层与所述传感层直接接触。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：向所述热熔层施加热量，以使所述传感器粘附到织物，任选地，所述传感器集成于两层织物之间。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一导电油墨包含银。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一导电油墨在厚度为25μm时的薄层电阻小于1ω。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二导电油墨包含碳。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二导电油墨在厚度为25μm时的薄层电阻为至少10ω。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电极层包括第一电极和第二电极。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述电极层大体上呈长形，所述第一电极和所述第二电极均包括头部和尾部，所述第一电极和所述第二电极的尾部基本上平行。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述尾部均呈重复波型配置。10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述第一电极和所述第二电极的头部包括多个指状分裂，配置为使所述第一电极和所述第二电极的头部交叉。11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，所述传感层限制于所述第一电极和所述第二电极的头部。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述传感层配置为响应于所述传感器上或其附近施加外力而产生微观裂纹，使得所述传感器的电阻增大。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述传感层中的微观裂纹在卸除外力时基本上消除，使得所述传感器的电阻减小。14.一种可拉伸柔性应变传感器的制造方法，包括：用含银的导电油墨将大体上长形的电极层印刷到基片上，所述基片包括厚度为约50μm至约1000μm、熔点高于约100℃的热塑性酯基聚氨酯薄膜，所述电极层包括第一电极和第二电极，每个电极具有头部和尾部，所述第一电极和所述第二电极的头部交叉；将传感层直接印刷到所述电极层的交叉部位，所述传感层包括含碳的导电油墨；并且通过应用热熔层封装所述电极层和所述传感层，所述热熔层包括厚度为约10μm至约100μm、熔点低于约100℃的酯基聚氨酯薄膜；其中，所述传感器配置为：所述传感器上或其附近施加外力使所述传感层内产生微观裂纹，从而所述传感器的电
阻增大，卸除外力使所述传感层内的微观裂纹基本上消除，从而所述传感器的电阻减小。15.一种可拉伸柔性应变传感器，包括：电极层，印刷在基片上，所述电极层包括第一导电油墨；传感层，印刷在一部分所述电极层上，所述传感层包括第二导电油墨；封装层，所述封装层封装所述电极层和所述传感层，其中，所述第一导电油墨表现出小于所述第二导电油墨的薄层电阻，所述传感层与所述电极层直接接触。16.根据权利要求15所述的传感器，其中，所述第一导电油墨包含银。17.根据权利要求15或16所述的传感器，其中，所述第一导电油墨在厚度为25μm时的薄层电阻小于1ω。18.根据权利要求15至17中任一项所述的传感器，其中，所述第二导电油墨包含碳。19.根据权利要求15至18中任一项所述的传感器，其中，所述第二导电油墨在厚度为25μm时的薄层电阻为至少10ω。20.根据权利要求15至19中任一项所述的传感器，其中，所述电极层大体上呈长形，所述第一导电油墨形成第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极均包括头部和尾部，其中，所述第一电极和所述第二电极的尾部基本上平行。21.根据权利要求20所述的传感器，其中，所述尾部均呈重复波型配置。22.根据权利要求20或21所述的传感器，其中，所述第一电极和所述第二电极的头部包括多个指状分裂，配置为使所述第一电极和所述第二电极的头部交叉。23.根据权利要求20至22中任一项所述的传感器，其中，所述传感层限制于所述第一电极和所述第二电极的交叉头部。24.根据权利要求20至23中任一项所述的传感器，其中，所述传感层配置为响应于所述传感器或其附近施加外力而产生微观裂纹，使得所述传感器的电阻增大。25.根据权利要求24所述的传感器，其中，所述传感层中的微观裂纹在卸除外力时基本上消除，使得所述传感器的电阻减小。26.根据权利要求22至25中任一项所述的传感器，还包括：所述第一电极和所述第二电极的交叉头部所限定的头部区域；所述第一电极和所述第二电极的尾部所限定的尾部区域，其中，所述头部区域的宽度与所述尾部区域的宽度之比值为约1:1至约1:3，优选为约1:1。27.根据权利要求15至26中任一项所述的传感器，其中，所述基片包括衬纸。28.根据权利要求15至27中任一项所述的传感器，其中，所述封装层配置为使所述传感器粘附到织物材料。29.一种床垫套，包括集成于其中的可拉伸柔性应变传感器，所述传感器包括：基片，具有印刷在所述基片上的电极层，所述电极层包括由第一导电油墨形成的第一电极和第二电极；
传感层，设置在一部分所述电极层上，所述传感层包括第二导电油墨；封装层，所述封装层封装所述电极层和所述传感层，其中，所述传感器的电阻通过响应于所述传感器上或其附近施力而在所述传感层中形成微观裂纹来增大。30.一种可拉伸柔性应变传感器，包括：基片，所述基片包括厚度为约50μm至约1000μm、熔点高于约100℃的热塑性酯基聚氨酯薄膜；大体上长形的电极层，用含银的导电油墨印刷在所述基片上，所述电极层包括第一电极和第二电极，每个电极具有头部和尾部，所述第一电极和所述第二电极的头部交叉，所述尾部均包括重复波型；传感层，直接印刷到所述电极层的交叉部位，所述传感层包括含碳的导电油墨；以及热熔封装层，所述封装层封装所述电极层和所述传感层，并包括厚度为约10μm至约100μm、熔点低于约100℃的酯基聚氨酯薄膜；其中，所述传感器的电阻通过响应于所述传感器上或其附近施力而在所述传感层中形成微观裂纹来增大。31.一种监测系统，包括：至少一个根据权利要求15至28中任一项所述的可拉伸柔性应变传感器，通信单元，配置为将传感器电阻变化通信给外部设备。32.一种活体对象产生的至少一个生理参数的测量方法，所述方法包括：提供至少一个根据权利要求15至28中任一项所述的可拉伸柔性应变传感器；使所述对象与所述至少一个应变传感器接触，其中，所述对象产生的至少一个生理参数的变化引起所述至少一个应变传感器中的电阻变化；任选地，检测并传输所述电阻变化到外部设备以供报告和/或分析。33.根据权利要求28所述的方法，其中，所述至少一个生理参数选自下组：体动、压力或体重变化、呼吸或上述组合。34.一种活体对象的睡眠相关障碍的诊断方法，包括：接收包括根据权利要求15至28中任一项所述的传感器产生的电阻变化的信号；任选地，将所接收的信号与控制数据进行比较来诊断障碍。35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述睡眠相关障碍选自下组：失眠症、打鼾、睡眠呼吸暂停、异态睡眠、不宁腿综合症或上述组合。

技术总结
本公开总体上涉及一种电子应变传感器、包含所述传感器的系统和所述传感器的制造方法。本公开还涉及活体对象的一个或多个生理参数的测量方法或活体对象睡眠相关障碍的诊断方法，所述方法包括：用电子应变传感器或系统感测活体对象所产生的信号。所述应变传感器包括：印刷在基片上的电极层、印刷在一部分电极层上的传感层以及封装电极层和传感层的封装层。电极层表现出小于传感层的薄层电阻，传感层与电极层直接接触。传感器电阻可以通过响应于传感器上施力而在传感层中形成微观裂纹来增强。增强。增强。


技术研发人员：卡梅伦
受保护的技术使用者：墨尔本皇家理工学院 斯林平意森床上用品澳大利亚私人有限公司（斯林平意森）
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2023/9/23