一种低成本皮肤传感器及其制备方法

本发明涉及皮肤传感器制备，具体涉及一种低成本皮肤传感器及其制备方法。

背景技术：

1、皮肤传感器作为一种创新的皮肤贴合设备，在人机交互、可穿戴技术及健康监测等多个领域展现出了巨大的应用潜力。这些设备因其能紧密贴合皮肤并具备柔性传感特性，能够提供实时且准确的生物反馈，成为了现代科技研究和开发的一个热点。电子纹身不仅可以监测健康状况，还能为用户提供全新的交互方式，极大地扩展了人机交互的界限。

2、在皮肤传感器领域，电子纹身是目前一个重要的探索方向，其重要性在于它们能够快速更换皮肤装饰图案，满足用户对高度个性化审美的需求，并增强用户与设备的互动，使设备能够适应多变的使用场景和需求。目前，国内外在电子纹身技术研究方面已取得一系列成就。然而，尽管电子纹身的应用前景广阔，当前的生产流程和技术门槛对于这项技术的普及实现构成了明显的挑战。例如，cn 112480837 a公开的电子纹身及其制备方法需要利用液态金属、乙醇、聚乙烯吡咯烷酮等化学试剂或实验室设备，如超声波破碎仪；cn

3、116973013a公开了一种电子皮肤及其制备方法，该方法同样依赖于复杂的化学溶剂和较长的制备时间。

4、综上可看出，当前电子纹身的制造往往依赖于先进设备和专业技术，并且材料选择常受限于难以获取或具有潜在危险性的专业化学试剂。这不仅导致了较高的生产成本，也限制了产品迭代的速度和对个性化需求的定制能力。此外，多数电子纹身制造方法并不符合其本应具备的易用性和图案快速更换的特征，从而限制了其在更广泛的用户群体独立制造的应用潜力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种低成本皮肤传感器的制备方法，是一种电子纹身皮肤传感器技术，该方法制备流程简单，成本较低，且无需复杂的化学试剂或实验室设备，可以满足用户对日常审美装饰及个性化交互的需求。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种低成本皮肤传感器的制备方法，是以含易溶解于水的转印材料为基材层，在其上复合基于功能性墨水的导电层，再在其上复合有保护层，采用简化改进的水转印技术制得。方法包括以下步骤：

4、s1：选择可溶于水的转印基材作为电子纹身皮肤传感器的基材层；

5、s2：配置可附着于转印基材上的功能性墨水；

6、s3：将功能性墨水按照所需图案样式涂在基材层上，作为导电层，并涂抹保护层；由此在基材上形成传感器；

7、s4：采用简化改进的水转印技术将所得传感器转印在用户对应皮肤区域。

8、上述技术方案中，进一步的，s1中所述转印基材选用工业级水转印膜。

9、进一步的，s2中所述功能性墨水为混合有食品增稠剂的碳素墨水。

10、进一步的，所述食品增稠剂包括但不限于海藻酸钠、明胶、卡拉胶、淀粉。

11、进一步的，所述食品增稠剂为海藻酸钠，其质量浓度为1-2％。

12、进一步的，s3中所述功能性墨水的涂抹方式为高保真方式、低保真方式任一种或多种，高保真方式包括在纸胶带上切割出图案蒙版，利用滚筒印刷方式将功能性墨水印刷在转印基材的一侧；低保真方式包括使用任意笔刷绘制图案。

13、进一步的，s3中所述涂抹保护层方式为：在导电层图案完全干燥之后，在图案上均匀涂抹透明指甲油并沿着图案边缘向外扩展，干燥后即形成保护层，厚度控制在0.5mm以下。

14、进一步的，s1中所述转印基材采用pet膜和pva膜复合结构，s2中导电层涂抹在pva膜上。

15、进一步的，s4中所述简化改进的水转印技术具体包括：首先，移除pet薄膜，留下仅pva薄膜准备进行转印，随后，将pva薄膜平铺于水面，水温控制在25至35℃之间，保持15至30秒，待薄膜软化；此时，仔细将传感器图案与皮肤目标区域对齐，然后缓缓浸入水中，在薄膜转移过程中，轻轻在水下搅动3至5秒以便清除pva薄膜上未印有图案的部分；转移完成后，干燥以固定图案于皮肤上。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、本发明优化了传统皮肤传感器的制备流程，无须依赖复杂的制造设备或试剂，降低了制造门槛。通过选用既环保又具成本效益的材料，本发明不仅保证了电子纹身图案的优良印刷品质和电学性能，还确保了与皮肤的高度兼容性。这使得即便是没有技术背景的用户也能轻松在家中自行制作电子纹身皮肤传感器，从而满足其对日常审美装饰和个性化交互的追求。此外，借助水转印技术的独特优势，本发明的皮肤传感器能够在人体的复杂凹凸曲面上稳定地附着，保证图案的完整美观的同时确保了交互功能的可靠性。综上，本发明提供的皮肤传感器制备方法，通过上述技术方案的实施，不仅降低了生产成本和技术门槛，而且提高了产品的适用性和用户体验，具有重要的实用价值和市场前景。

技术特征：

1.一种低成本皮肤传感器的制备方法，其特征在于，基于简化改进的水转印技术制得，方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的低成本皮肤传感器的制备方法，其特征在于，s1中所述转印基材选用工业级水转印膜。

3.根据权利要求1所述的低成本皮肤传感器的制备方法，其特征在于，s2中所述功能性墨水为混合有食品增稠剂的碳素墨水。

4.根据权利要求3所述的低成本皮肤传感器的制备方法，其特征在于，所述食品增稠剂包括但不限于海藻酸钠、明胶、卡拉胶、淀粉。

5.根据权利要求3所述的低成本皮肤传感器的制备方法，其特征在于，所述食品增稠剂为海藻酸钠，其质量浓度为1-2％。

6.根据权利要求1所述的低成本皮肤传感器的制备方法，其特征在于，s3中所述功能性墨水的涂抹方式为高保真方式、低保真方式任一种或多种，高保真方式包括在纸胶带上切割出图案蒙版，利用滚筒印刷方式将功能性墨水印刷在转印基材的一侧；低保真方式包括使用任意笔刷绘制图案。

7.根据权利要求1所述的低成本皮肤传感器的制备方法，其特征在于，s3中所述涂抹保护层方式为：在导电层图案完全干燥之后，在图案上均匀涂抹透明指甲油并沿着图案边缘向外扩展，干燥后即形成保护层，厚度控制在0.5mm以下。

8.根据权利要求1所述的低成本皮肤传感器的制备方法，其特征在于，s1中所述转印基材采用pet膜和pva膜复合结构，s2中导电层涂抹在pva膜上。

9.根据权利要求8所述的低成本皮肤传感器的制备方法，其特征在于，s4中所述简化改进的水转印技术具体包括：首先，移除pet薄膜，留下仅pva薄膜准备进行转印，随后，将pva薄膜平铺于水面，水温控制在25至35℃之间，保持15至30秒，待薄膜软化；此时，仔细将传感器图案与皮肤目标区域对齐，然后缓缓浸入水中，在薄膜转移过程中，轻轻在水下搅动3至5秒以便清除pva薄膜上未印有图案的部分；转移完成后，干燥以固定图案于皮肤上。

10.一种低成本皮肤传感器，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项制得。

技术总结
本发明提供了一种低成本皮肤传感器及其制备方法，是以含易溶解于水的转印材料为基材层，在其上复合基于功能性墨水的导电层，再在其上复合有保护层，采用简化改进的水转印技术制得。本发明结合安全、生物友好的材料，实现了电子纹身皮肤传感器的低成本、快速制造。这种方法简便易行，无需专业设备，能够快速生成个性化图案，且易于大规模生产。本发明不仅降低了电子纹身皮肤传感器的生产成本，也扩大了其在个性化装饰和人机互动领域的应用范围，满足了用户对个性化和功能性的双重需求。这种技术因能紧密贴合皮肤并提供实时生物反馈，而在人机交互、可穿戴技术及健康监测等领域展现出巨大的应用潜力。

技术研发人员：王冠云,陈创,李孟洋,陶冶,孙凌云
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/16