一种用于电子皮肤的表皮天线设计与制备方法

专利2026-01-31  8


本发明属于电子皮肤和微波无损检测领域,涉及一种新型天线设计与制备方法。


背景技术:

1、人体皮肤提供了丰富的生理和物理信息,可用于监测、预防和治疗不良健康状况。通过射频电子器件与皮肤直接连接,可以提取人体温度状态、皮肤水合状态、人体血糖水平和肢体动作状态等信息。作为表皮传感的一种可行技术,可穿戴生物电子技术在过去十年中取得了快速发展。通常情况下,可穿戴生物电子器件采用贴片形式,柔软、灵活和/或可拉伸,因此有利于与皮肤的曲线表面形成接触。然而,可穿戴生物电子设备通常会受到运动伪影的影响,从而导致错误监测,这主要是由于电子设备与皮肤之间的粘附力较弱或不完全贴合,从而导致界面不一致。


技术实现思路

1、本发明的目的是克服传统天线作为传感器的不足,提出一种以皮肤为天线基底的表皮天线结构,它具有超低剖面、超保形、超紧凑和无需专业设备即可简单制造等特点。将天线的辐射单元和接地面直接绘制在皮肤上,具有很强的附着力和超贴合性,该射频器件具有很强的运动适应性。本发明同时设计了无需专业设备即可制备天线的方法。

2、本发明的技术方案如下:

3、一种用于电子皮肤的表皮天线,以皮肤为介质基板,包括辐射单元和地板,其制作方法为:设计表皮天线结构;根据所设计的表皮天线结构,设计一个与此结构具有相应图案的模板;在胶带上根据所设计的图案将与天线的辐射单元和地板相应的位置切除,制成模板;将模板粘贴在皮肤表面,在与天线的辐射单元和地板相应的位置涂覆导电墨水;去除模板,在皮肤表面留下导电涂层,从而获得表皮天线。

4、本发明同时提供上述用于表皮天线设计与制备方法,所述表皮天线以皮肤为介质基板,包括辐射单元和地板,其设计与制备包括如下的步骤:

5、设计以皮肤为介质基板的表皮天线结构,包括辐射单元和地板;

6、根据所设计的表皮天线结构,设计一个与此结构具有相应图案的模板;

7、准备胶带,在胶带上根据所设计的图案将与天线的辐射单元和地板相应的位置切除,制成模板;

8、配制导电墨水,制作用于绘制导电图案的笔;

9、将制作好的模板粘贴在皮肤传感位置上,利用装有导电墨水的笔在模板上滑动,产生剪切力,使墨水在皮肤表面扩散;溶剂在环境温度下蒸发之后,再去除模板,在皮肤表面留下导电涂层,从而获得表皮天线。

10、进一步的,所述用于绘制导电图案的笔由中性笔制成:将中性笔芯完全拆卸,取出笔尖上的钢珠和原装墨水,对笔尖和墨水管进行清洗,通过注射器将电子墨水注入清空的墨水管中。

11、进一步的,所述电子墨水为银(ag)和导电聚合物(pedot:pss)的混合物。

12、进一步的,所述电子墨水为银(ag)和导电聚合物(pedot:pss)的配比为1:2的混合物。(ag-pedot:pss))。将普通中性笔芯进行拆卸,去除笔尖钢球和笔管内的油墨后重新组装,使用注射器将制备好的导电墨水注入重新组装后的笔芯中,直接在皮肤上绘制导电图案。

13、进一步的,利用切割设备制作模板,切割设备经过编程,根据设计好的电子图案对双面胶带进行切割。

14、进一步的,所设计的表皮天线结构的辐射单元为叉指形,地板为四周环绕结构,包围在辐射单元的外周。所设计的表皮天线结构几何尺寸参数为总宽度w=11mm,总长l=13.1mm:叉指宽w1=5mm,叉指端部宽w3=1mm,叉指长l1=7.1mm,叉指底部与地板间隙l2=1mm。



技术特征:

1.一种用于电子皮肤的表皮天线,其特征在于,以皮肤为介质基板,包括辐射单元和地板,其制作方法为:设计表皮天线结构;根据所设计的表皮天线结构,设计一个与此结构具有相应图案的模板;在胶带上根据所设计的图案将与天线的辐射单元和地板相应的位置切除,制成模板;将模板粘贴在皮肤表面,在与天线的辐射单元和地板相应的位置涂覆导电墨水;去除模板,在皮肤表面留下导电涂层,从而获得表皮天线。

2.一种用于表皮天线设计与制备方法,其特征在于,所述表皮天线以皮肤为介质基板,包括辐射单元和地板,其设计与制备包括如下的步骤:

3.根据权利要求1所述的表皮天线设计与制备方法,其特征在于,所述用于绘制导电图案的笔由中性笔制成:将中性笔芯完全拆卸,取出笔尖上的钢珠和原装墨水,对笔尖和墨水管进行清洗,通过注射器将电子墨水注入清空的墨水管中。

4.根据权利要求1所述的表皮天线设计与制备方法,其特征在于,所述电子墨水为银(ag)和导电聚合物(pedot:pss)的混合物。

5.根据权利要求1所述的表皮天线设计与制备方法,其特征在于,所述电子墨水为银(ag)和导电聚合物(pedot:pss)的配比为1:2的混合物。(ag-pedot:pss))。将普通中性笔芯进行拆卸,去除笔尖钢球和笔管内的油墨后重新组装,使用注射器将制备好的导电墨水注入重新组装后的笔芯中,直接在皮肤上绘制导电图案。

6.根据权利要求1所述的表皮天线设计与制备方法,其特征在于,利用切割设备制作模板,切割设备经过编程,根据设计好的电子图案对双面胶带进行切割。

7.根据权利要求1所述的表皮天线设计与制备方法,其特征在于,所设计的表皮天线结构的辐射单元为叉指形,地板为四周环绕结构,包围在辐射单元的外周。

8.根据权利要求6所述的表皮天线设计与制备方法,其特征在于,所设计的表皮天线结构几何尺寸参数为总宽度w=11mm,总长l=13.1mm:叉指宽w1=5mm,叉指端部宽w3=1mm,叉指长l1=7.1mm,叉指底部与地板间隙l2=1mm。


技术总结
本发明涉及一种用于电子皮肤的表皮天线,以皮肤为介质基板,包括辐射单元和地板,其制作方法为:设计表皮天线结构;根据所设计的表皮天线结构,设计一个与此结构具有相应图案的模板;在胶带上根据所设计的图案将与天线的辐射单元和地板相应的位置切除,制成模板;将模板粘贴在皮肤表面,在与天线的辐射单元和地板相应的位置涂覆导电墨水;去除模板,在皮肤表面留下导电涂层,从而获得表皮天线。本发明同时提供上述天线的制备方法。

技术研发人员:肖夏,王增祥
受保护的技术使用者:天津大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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