本發(fā)明涉及一種多功能傳感器，具體涉及一種具有誤差校正的可檢測(cè)人體隱汗的多功能傳感器及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、傳感器廣泛應(yīng)用于人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、資源開(kāi)發(fā)檢測(cè)、交通運(yùn)輸、家庭生活、醫(yī)療診斷等。傳感器的存在、發(fā)展和改善，逐漸讓物體擁有了感官，加強(qiáng)了人類與世界的交互，也讓人類更了解這個(gè)世界。目前人們對(duì)個(gè)人身體健康的關(guān)注度越來(lái)越高，而汗液的分泌與人體健康息息相關(guān)，因此評(píng)估人體體溫調(diào)節(jié)和皮膚屏障功能以評(píng)估熱舒適、疾病狀況和神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)具有很大的可行性。盡管已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種光學(xué)或者電子傳感器來(lái)檢測(cè)溫度和濕度，但是市場(chǎng)上很少有關(guān)于專門用于人體隱汗與體溫和環(huán)境溫度相關(guān)性檢測(cè)的智能柔性可穿戴設(shè)備。此外有通過(guò)在受試者身上粘貼貼片，通過(guò)稱量受試者身上的貼片重量變化來(lái)計(jì)算出人體隱汗的方法，但這種方法耗時(shí)較長(zhǎng)，無(wú)法連續(xù)測(cè)量出人體的隱汗，且不能得出隱汗與體溫和環(huán)境溫度之間的聯(lián)系。伴隨著智能設(shè)備的普及，可以將傳感器與無(wú)線射頻模塊組合在一起，并將其與智能設(shè)備(如智能手機(jī)、智能手環(huán)等)結(jié)合使用，這將會(huì)為受試者提供極大的便利。為保證在不干擾受試者的正常生活，且可即時(shí)獲取人體溫度、皮膚表面溫度、隱汗?jié)穸?，開(kāi)發(fā)一種便捷的、低成本的、可持續(xù)評(píng)估人體體溫、環(huán)境溫度和人體隱汗相關(guān)性的多功能傳感器具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種具有誤差校正的可檢測(cè)人體隱汗的多功能傳感器，該傳感器通過(guò)溫度響應(yīng)層和濕度響應(yīng)層的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)外界和人體的溫度與濕度的監(jiān)測(cè)，且兩者的共同作用下可以利用溫度傳感器進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)進(jìn)而消除濕度傳感器因溫度變化產(chǎn)生的誤差，同時(shí)可起到檢測(cè)人體隱汗、人體體溫和皮表環(huán)境溫度的效果。

2、本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種具有誤差校正的可檢測(cè)人體隱汗的多功能傳感器中溫度傳感器部分的制備方法，不用于溫敏材料摻雜導(dǎo)電聚合物的方法制備溫度響應(yīng)層，而是直接利用二氧化碳激光對(duì)聚酰亞胺薄膜進(jìn)行激光雕刻，將聚酰亞胺轉(zhuǎn)化為多孔石墨烯薄層，從而獲取溫度響應(yīng)層；

3、本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種具有誤差校正的可檢測(cè)人體隱汗的多功能傳感器中濕度傳感器部分的制備方法，用于檢測(cè)人體隱汗，通過(guò)將對(duì)濕度具有電阻響應(yīng)的mxene和羧甲基纖維素按照1：10-1：20的比例進(jìn)行混合并噴涂在預(yù)設(shè)傳感層位置；

4、本發(fā)明的第四個(gè)目的在于提供一種具有誤差校正的可檢測(cè)人體隱汗的多功能傳感器中超疏水布料的制備方法，用于將傳感器夾在中間，并使用醫(yī)用雙面膠封邊以保護(hù)外界水環(huán)境不會(huì)污染到傳感器，從而使得傳感器不被污染失效。

5、本發(fā)明的第五個(gè)目的在于提供一種具有誤差校正的可檢測(cè)人體隱汗的多功能傳感器中pdms氧化膜制備方法，pdms氧化薄膜用于將兩塊超疏水布料及其夾在中間的傳感器封裝起來(lái)，可以進(jìn)一步保護(hù)裝置不被外界水環(huán)境干擾，且pdms氧化薄膜具有一定的粘附性可以良好的黏附在皮膚上，并且pdms氧化薄膜相互之間粘附性好，相互粘附后密封好，保證的傳感器的抗干擾性，并使用激光將pdms薄膜上的傳感器上方部分切割掉，用于做傳感器的透氣窗口，用于透氣的窗口與超疏水布料接觸部分使用醫(yī)用雙面膠進(jìn)行封邊防止水浸入，既保證了傳感器在水合環(huán)境的使用能力，又保證了傳感器內(nèi)部的透氣性，從而可以使傳感器在水合環(huán)境中也可以測(cè)量人體汗液蒸發(fā)率。

6、本發(fā)明所提供的多功能傳感器基于各組件間的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了高精度檢測(cè)人體排汗率，消除了外界環(huán)境等因素的干擾。超疏水布料不僅可以防止外界水污染傳感器從而使傳感器失效，還可以保證裝置的透氣性，表面氧化處理的彈性pdms薄膜不僅具有良好的粘附性能，還具有優(yōu)異的防水性，可避免外界液體對(duì)于汗液定量測(cè)試的干擾，提高了測(cè)試精準(zhǔn)度。

7、本發(fā)明的第四個(gè)目的在于外接柔性電路板與無(wú)線射頻模塊，使得多功能傳感器獲取的溫濕度信號(hào)能夠通過(guò)無(wú)線設(shè)備發(fā)送到移動(dòng)端，可以隨時(shí)獲取傳感器檢測(cè)的數(shù)值。

8、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種具有校正誤差的隱汗多功能傳感器，其特征在于，包括：由上至下依次粘附為封裝、超疏水布料、聚酰亞胺薄膜、超疏水布料、醫(yī)用雙面膠、封裝層，其中聚酰亞胺薄膜上自上而下設(shè)置有：溫度響應(yīng)層、導(dǎo)電電極、濕敏涂層、溫度響應(yīng)層；所述超疏水布料的使用解決了水合環(huán)境中傳感器容易被污染失效的困境；所述封裝層采用pdms，即聚二甲基硅氧烷，是一種高分子有機(jī)硅化合物。具有光學(xué)透明性，在一般情況下，被認(rèn)為是惰性，無(wú)毒，不易燃、以硅為基礎(chǔ)的有機(jī)聚合物材料，其無(wú)毒無(wú)害的特點(diǎn)使其能夠直接貼附在人體表面；所述濕敏涂層采用mxene作為濕敏材料，mxene是一種新型的二維材料，由金屬碳化物或氮化物組成，具有出色的柔韌性、良好的電子傳導(dǎo)性、優(yōu)異的機(jī)械性能，由于其豐富的化學(xué)基團(tuán)如羥基(-oh)、鹵素基團(tuán)(-f、-cl)等使其化學(xué)性質(zhì)活潑，能夠?qū)ν饨鐫穸?，溫度等具有靈敏感應(yīng)。

9、本發(fā)明所提供的多功能傳感器，基于各組間的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了高精度檢測(cè)人體排汗率，消除了外界環(huán)境等因素的干擾。將本發(fā)明所提供的多功能傳感器貼附于皮膚表面時(shí)，由于濕度響應(yīng)層中摻雜有羧甲基纖維素這一功能材料，使得人體汗液能夠快速吸附在濕度響應(yīng)層上，濕度響應(yīng)層接收到人體汗液信號(hào)，濕敏材料mxene作為一種新型的阻抗型材料，電阻在濕度改變下發(fā)生變化，通過(guò)對(duì)其電阻進(jìn)行相對(duì)比較獲得人體出汗率，為了提高濕度傳感器對(duì)于適度響應(yīng)的靈敏度，在濕敏材料mxene中參雜了具有親水特性的羧甲基纖維素。同時(shí)由于人體溫度與外界環(huán)境溫度的不確定性，往往會(huì)影響濕度測(cè)量的數(shù)值，所以利用溫度響應(yīng)層的測(cè)量值對(duì)溫差導(dǎo)致的濕度傳感器產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正保證結(jié)果的真實(shí)可靠。

10、作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述封裝層、超疏水布料、溫度響應(yīng)層、濕度響應(yīng)層的中心位于同一垂線上。

11、作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，在聚酰亞胺薄膜上導(dǎo)電電極的濕敏材料的涂層加載位置，將聚酰亞胺薄膜進(jìn)行適量打孔，增大裝置的透氣性，使得汗液蒸發(fā)的水分子透過(guò)薄膜，便于汗液蒸發(fā)。

12、作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述超疏水布料裁剪成比傳感器稍大形狀，并使用兩塊超疏水布料將載有各種傳感層的聚酰亞胺夾在中間，隨后使用醫(yī)用雙面膠將兩片超疏水布料比傳感器多的部分粘結(jié)起來(lái)進(jìn)行封邊，從而在傳感器不被外界水環(huán)境干擾的同時(shí)，由于布料就有透氣的作用，也保證傳感裝置的透氣性。

13、作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述濕度響應(yīng)層的濕敏涂層為濕敏材料mxene與羧甲基纖維素配比為1：10-1：20。

14、作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，在聚酰亞胺兩面都設(shè)置有溫度傳感器，分別用于檢測(cè)被檢測(cè)者的體溫以及皮膚表面的環(huán)境溫度。

15、作為一種優(yōu)選的方案，裝置的封裝層使用兩片激光切割成預(yù)定形狀的pdms氧化薄膜將有兩片超疏水布料夾在一起的傳感器裝置夾在中間形成三明治結(jié)構(gòu)，這兩片pdms氧化薄膜在濕度傳感器的位置開(kāi)出窗口，便于傳感器透氣。

16、作為一種優(yōu)選的方案，傳感器上的導(dǎo)電電極涂層的主要成分為導(dǎo)電銅漿，并使用絲網(wǎng)印刷將導(dǎo)電銅漿承印在搭載傳感器涂層的聚酰亞胺薄膜的相應(yīng)位置，導(dǎo)電電極如附圖(4)所示為插指電極，插指電極位置將加載濕敏涂層。

17、作為一種優(yōu)選的方案，為了保證搭載各傳感器的聚酰亞胺薄膜具有優(yōu)良的占空比，傳感器采用共地的電氣設(shè)計(jì)方式。