可穿戴柔性温度传感器的研究

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随着科学技术的不断发展,穿戴式电子产品在众多领域蓬勃发展,尤其是在健康监测和医疗改善领域。体温作为人体最重要的生理参数之一,准确的检测人体体温的变化,对于了解人体体温的热平衡、评估人体的各种生命活动具有重要意义,为未来构建智能医疗系统奠定了基础。穿戴式柔性温度传感器由于具有高精度、生物相容性好、柔性、灵活、重量轻和灵敏度高等优点,成为科研人员广泛研究的对象。现有的穿戴式柔性温度传感器,通常是基于电阻式温度传感器实现的,具有良好的测量精度、出色的拉伸性和非常高的灵敏度,但现有的穿戴式温度传感器的稳定性差、敏感区间很少在人体温度附近并且只能实现温度感知这一项功能。本文基于传统热阻式柔性温度传感器,制备一种新型的柔性温度传感器,该柔性温度传感器温敏材料薄膜由石墨粉末、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氧化乙烯(PEO)三种材料制备而成。温敏材料薄膜由聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜封装,并运用膨胀法理论分析了温敏材料薄膜在升温和降温过程中导电网络的变化。柔性温度传感器在经过40次的热循环后,依然保持良好的温敏特性。柔性温度传感器具有良好的响应特性,响应时间最大不超过20s。在外界因素的影响下,柔性温度传感器依然保持稳定。柔性温度传感器还具有0.3℃的分辨率,满足测量人体体温的要求。此外,本文不仅仅只是制备了柔性温度传感器,还以柔性温度传感器为核心,配合柔性电路设计、人机显示界面构建,实现了穿戴式柔性温度传感器系统。柔性温度传感器感知人体的温度信息,这些信息被柔性电路板上蓝牙模组集成的数模转换模块采集到,通过蓝牙技术发送到终端硬件,终端硬件和人机显示界面通过串口通信,在人机界面显示后台对原始数据进行滤波和拟合,最后在人机界面显示人体体温信息,实现远程实时检测。本文设计的穿戴式柔性温度传感器系统,实现了体温采集、数据发送、数据处理和终端显示等功能,这将为穿戴式电子产品应用于医疗领域提供一种有效的解决方案。
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