CN109839199B - 一种无源无线的柔性镂空体温监测贴片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源无线的柔性镂空体温监测贴片的制作方法。本发明首先通过芯片直连天线的方法构造体温贴片硬件电路，然后根据硬件电路的形状设计双层镂空体温贴片，上层采用防水封装，下层采用透气微结构设计。本发明实现了贴片长时间使用的舒适性，即减轻异物感，增加透气性，防止因使用贴片导致的出汗。此外本发明无需电源，可以通过射频场获取能量，因而可以长期不间断使用，解决了现有体温贴片续航时间短，只能一次性使用带来的资源浪费问题。同时本发明采用柔性材料封装，厚度只有2‑3mm，可在一定范围内进行拉伸和弯折，可以和皮肤共形接触。

Description

一种无源无线的柔性镂空体温监测贴片

技术领域

本发明属于医学体温测量的技术领域，尤其涉及一种无源无线柔性体温贴片的制造方法。

背景技术

按照进化论的观点，温血动物是从冷血动物进化而来的，冷血动物的体温会随着环境温度的变化而变化，他们需要通过晒太阳来提升体温，保持身体灵活。而温血动物是可以自行调节体温的，通过控制产热散热保持体温在一个相对恒定的范围，因而又称为恒温动物。这在进化史上有着重大意义，因为相对于冷血动物，温血动物有着更长的活动时间以及更广阔的活动空间。但是，一旦温血动物的体温出现较大波动，那么一定是机体出现问题，必须马上解决，否则可能危及机体生命。

一般体温计的原理有以下几种：气体、液体的热胀冷缩原理，热辐射原理，热电效应以及部分材料电阻随温度变化而变化的原理。

医学上测量体温的部位主要有腋下，额头，耳蜗，口腔以及直肠，其中直肠温度最为准确，腋下测温更加常用，所用体温计精度要求在0.1℃以下。

NFC是2002年Philips和Sony联合开发的无线方案，结合了RFID和互联互通技术，天线既可以通过13.56MHz的射频场收集能量给芯片供电，又可以实现数据交换，由于通信距离较短，从硬件上实现了一定的安全性。典型通信距离是10厘米，但是通过增加读取设备的功率即增加射频场的强度，通信距离可达几十厘米，可以满足静态测体温的需求。NFC包含两个部分，一是天线，它可以收集射频场的能量并将其转化成直流电，还有功耗控制等功能可以选择，二是处理系统，由微处理器、传感器以及数据交换模块构成。

PDMS(polydimethylsiloxane)，聚二甲基硅氧烷的英文缩写：因其成本低，使用简单，同硅片之间具有良好的粘附性，而且具有良好的化学惰性等特点，成为一种广泛应用于微流控等领域的聚合物材料。是有机硅的一种。PDMS易于在空气的界面上浓缩，使得材料有疏水的自保护涂层，可用于生产纤维，提高防污防垢性，并且更常用来生产疏水表面，得到吸水性低的材料，作为保护涂层是有用的。

聚酰亚胺薄膜(PolyimideFilm)是世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚(DDE)在强极性溶剂中经缩聚并流延成膜再经亚胺化而成。呈黄色透明，相对密度1.39～1.45，聚酰亚胺薄膜具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、耐辐射性、耐介质性，能在－269℃～280℃的温度范围内长期使用，短时可达到400℃的高温。

三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶的一种，以EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)表示，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域。

聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer)(POE)是美国DOW化学公司以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。这种弹性体的主要性能非常突出，在很多方面的性能指标超过了普通弹性体。

感温贴片可视为是一种简易型的黏贴式温度计它就像贴纸一样，不需要电池或其它动能，只要温度到达感温贴片的额定温度时，贴片就会开始变色，如此一来便能够提醒用户温度的变化。感温贴片不仅可使用于测量人体的温度，若用在医疗、工业等设备上，只须将感温贴片黏贴于各种设备发热体，即可让使用者提早发觉机电等设备温度异常部位，追查原因及早改善，避免设备受损、事故发生。进而也能让工安防护更加落实。

发明内容

技术问题：为了解决体温贴片现存问题，本发明提供了一种无源无线的柔性镂空体温监测贴片制作方法，本发明制得的是一种无源无线、透气舒适、可以与皮肤共形接触且可弯折拉伸的体温贴片，配合移动终端可以实现体温数据的读取、存储、分析以及人体热成像，对人体生物钟、代谢分析以及病患体征监测有着重要意义。

技术方案：为了达到上述技术效果，本发明的一种无源无线的柔性镂空体温监测贴片制作方法包括如下步骤：

步骤一、硬件电路的搭建：将天线线圈两引脚直接焊接在近场通信NFC芯片的天线引脚上，温度传感器经过校正后与NFC对应引脚相连，天线线圈整体呈长方形，中间镂空；

步骤二、硬件电路的封装层以及粘连层的制作：

1)将制作好的硬件电路用加热融化后的柔性材料浸润，之后取出悬挂，加热沥除多余的柔性材料，置于玻璃板上等待柔性材料冷却凝固，得到中间镂空的防水硬件电路层；

2)制作与所述硬件电路形状大小相同的长方形环状沟槽型模具，模具沟槽深度控制在1mm-1.5mm之间，将直径在100微米以下的PDMS纤维填充进所述模具当中，同时注入医用电极胶；

3)重新加热镂空的防水硬件电路层，使表面柔性材料光滑面融化，压制在所述模具中的PDMS纤维之上，待柔性材料固化后取出，贴片制作完成。

其中，

所述硬件电路的搭建中，所有元器件底部保持在同一平面。

所述柔性材料包括聚二甲基硅氧烷PDMS、聚酰亚胺PI、三元乙丙橡胶EPDM或聚烯烃弹性体POE。

PDMS纤维层是一个海绵状整体，内部充满贯通的缝隙用以透气。

注入医用电极胶时，保证导电胶在靠近皮肤侧面积接近，且不在PDMS纤维层中扩散过多，不影响贴片的透气性，同时提供附着力。

所述镂空的防水硬件电路层重新加热，使表面材料融化压制在PDMS纤维之上，保持电路不裸露，保证电路层的防水性。

本发明所述方法制作的无源无线的柔性镂空体温监测贴片的应用为：用户使用贴片时，读取移动终端实时绘制温度变化曲线，同时改变采样时间间隔、设置温度报警区间；单一测量对象全身使用多个温度贴片时，根据读取数据以及芯片对应位置绘制人体温度热力图；不同贴片数据可分开管理查阅。

所述移动终端包括所有支持NFC读取的设备终端。

进一步的改进，所述步骤三中，移动终端应用包含Android、IOS、Windows等支持NFC协议的平台；

进一步的改进，所述步骤三中，移动应用主要功能包括：与NFC芯片建立通信，读取体温数据，对数据进行存储、分析，包括绘制体温变化曲线、阈值报警以及绘制人体体温分布图。

附图说明

图1为实施例2所述无源无线的柔性镂空体温监测贴片示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明的技术方案作具体说明，实施例中未注明具体条件的实验方法。通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1

本实施例所述为硬件电路焊接方法，使用NHS3100芯片，具体步骤如下：

1)将线圈两端找出，确认芯片天线引脚；

2)沾上焊锡的天线两端固定在芯片对应引脚，使用热风枪加热至焊锡融化，用焊剂浸湿所有引脚以便清洗焊锡，在需要的地方吸掉多余的焊锡。

3)将芯片和天线压平至同一平面；

实施例2

1)将PI材料充分融化，放置在广口玻璃瓶中；

2)将实施例1中制作好的电路结构放置在溶液中，充分浸润，取出；

3)悬挂加热，沥除至表面PI层厚度小于0.5毫米以下为止，置于玻璃基板上冷却；

4)根据硬件电路层结构，在玻璃基板画出相同形状，其余部分用透明胶带覆盖贴牢，然后放在烧杯中，加入稀盐酸和锌颗粒，多次反复，刻蚀出深度在1～1.5毫米之间的沟槽；

5)使用3D打印出PDMS纤维，填充沟槽；

6)在附图所示白点处注入医用电极胶，部分浸入纤维层中，部分裸露，裸露部分压平；

7)将PI材料再次加热至融化状态，压制在PDMS纤维层上；

实施例3

使用Android Studio编写移动终端应用，在Android手机上实现NFC通信、读取数据以及权利要求书中所述功能。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种无源无线的柔性镂空体温监测贴片的制作方法，其特征在于，该贴片的制作方法包括如下步骤：

1）将PI材料充分融化，放置在广口玻璃瓶中；

2.1）将线圈两端找出，确认芯片天线引脚；

2.2）沾上焊锡的天线两端固定在芯片对应引脚，使用热风枪加热至焊锡融化，用焊剂浸湿所有引脚以便清洗焊锡，在需要的地方吸掉多余的焊锡，

2.3）将芯片和天线压平至同一平面；

将步骤2.1）、2.2）、2.3）制作好的电路结构放置在溶液中，充分浸润，取出；

3）悬挂加热，沥除至表面PI层厚度小于0.5毫米以下为止，置于玻璃基板上冷却；

4）根据硬件电路层结构，在玻璃基板画出相同形状，其余部分用透明胶带覆盖贴牢，然后放在烧杯中，加入稀盐酸和锌颗粒，多次反复，刻蚀出深度在1~1.5毫米之间的沟槽；

5）使用3D打印出PDMS纤维，填充沟槽；

6）注入医用电极胶，部分浸入纤维层中，部分裸露，裸露部分压平；

7）将PI材料再次加热至融化状态，压制在PDMS纤维层上。

2.一种如权利要求1所述方法制作的无源无线的柔性镂空体温监测贴片的应用，其特征在于，用户使用贴片时，读取移动终端实时绘制温度变化曲线，同时改变采样时间间隔、设置温度报警区间；单一测量对象全身使用多个温度贴片时，根据读取数据以及芯片对应位置绘制人体温度热力图；不同贴片数据可分开管理查阅。

3.如权利要求2所述的无源无线的柔性镂空体温监测贴片的应用，其特征在于，所述移动终端包括所有支持NFC读取的设备终端。

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