可穿戴式健康监测设备及其柔性传感器及制作方法与流程

1.本技术涉及传感器技术领域，更具体的说，涉及一种可穿戴式健康监测设备及其柔性传感器及制作方法。


背景技术：

2.人体健康监测可通过多种信息实现反馈，常见的例如生理信号，包括心电、脑电、血压、脉搏等，生理信号能够反应人体健康水平，其连续监测对疾病的预防和诊断具有重要指导意义。生理信号通常以数字波形的形式被采集，处理和分析，通过对比基准信号判断异常情况，有助于定量化研究。与此同时，影像学信息能够通过图像直观反映目标区域，其中超声影像学由于其无辐射性、高便携性、实时成像等特点，被最常用于人体健康诊断。传统健康监控设备均只能实现单一生物信号的检测功能。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供了一种可穿戴式健康监测设备及其柔性传感器及制作方法，方案如下：
4.一种柔性传感器，包括：
5.柔性超声换能器，所述柔性超声换能器用于发射超声波，并基于用户反射的超声波，采集超声检测信号，所述超声检测信号用于确定超声影像信息；
6.与所述柔性超声换能器相对固定的柔性电子层，所述柔性电子层背离所述柔性超声换能器的一侧表面用于和用户皮肤贴附，采集生理信号。
7.优选的，在上述柔性传感器中，所述柔性超声换能器包括：
8.第一柔性基底；
9.设置在所述第一柔性基底朝向所述柔性电子层一侧表面上的柔性电路板；
10.设置在柔性电路板朝向所述柔性电子层一侧表面上的压电陶瓷阵列，具有多个用于发射以及检测超声波的阵元；
11.设置所述压电陶瓷阵列朝向所述柔性电子层一侧表面上的匹配层，所述匹配层与所述柔性电子层固定；
12.其中，所述柔性超声换能器内具有形变传感器，所述形变传感器用于基于内部传输的光信号获取能够表征所述柔性超声换能器形变参数的检测信号。
13.优选的，在上述柔性传感器中，所述形变传感器包括形状传感光纤，贴合固定在柔性电路板的一侧表面。
14.优选的，在上述柔性传感器中，所述阵元之间填充有柔性绝缘材料。
15.优选的，在上述柔性传感器中，所述柔性电子层包括：
16.第二柔性基底；
17.设置在所述第二柔性基底背离所述柔性超声换能器一侧表面上的电极层，所述电极层包括检测电极；
18.设置在所述电极层背离所述第二柔性基底一侧表面上的封装层，所述封装层具有露出所述检测电极的窗口，以使得所述检测电极与用户皮肤贴合；
19.其中，所述封装层具有粘性，以使得所述柔性传感器贴附固定在用户皮肤表面。
20.优选的，在上述柔性传感器中，所述第二柔性基底以及所述封装层的材料包括：氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷以及脂肪族芳香族无规共聚酯中的任一种。
21.本技术还提供了一种可穿戴式健康监测设备，包括：
22.上述任一项所述的柔性传感器；
23.处理装置，所述柔性电子层以及所述柔性超声换能器分别与所述处理装置电性连接；
24.其中，所述处理装置用于对所述超声检测信号以及所述生理信号进行数据处理与分析。
25.本技术还提供了一种上述任一项所述柔性传感器的制作方法，包括：
26.制作柔性超声换能器，所述柔性超声换能器用于发射超声波，并基于用户反射的超声波，采集超声检测信号；
27.在所述柔性超声换能器的表面上制作柔性电子层，所述柔性电子层背离所述柔性超声换能器的一侧表面用于和用户皮肤贴附，采集生理信号。
28.优选的，在上述制作方法中，所述柔性超声换能器的制作方法包括：
29.将匹配层与压电陶瓷层粘结形成声学叠堆；对所述声学叠堆中所述压电陶瓷层进行划片，形成多个用于发射以及检测超声波的阵元；
30.在所述阵元的间隙填充柔性绝缘材料后，在所述压电陶瓷层背离所述匹配层的一侧表面粘结固定柔性电路板；
31.在所述柔性电路板背离所述压电陶瓷阵列一侧的表面灌注第一材料，固化形成第一柔性基底；
32.其中，所述柔性电路板的一侧表面贴合固定有形状传感光纤。
33.优选的，在上述制作方法中，所述柔性电子层的制作方法包括：
34.在所述柔性超声换能器表面形成第二柔性基底；
35.在所述第二柔性基底表面形成电极层，所述电极层包括检测电极；
36.在所述电极层表面形成封装层，所述封装层具有露出所述检测电极的窗口，以使得所述检测电极与用户皮肤贴合；
37.其中，所述封装层具有粘性，以使得所述柔性传感器贴附固定在用户皮肤表面。
38.通过上述描述可知，本技术技术方案提供的可穿戴式健康监测设备及其柔性传感器及制作方法中，所述柔性传感器包括：柔性超声换能器，所述柔性超声换能器用于发射超声波，并基于用户反射的超声波，采集超声检测信号，所述超声检测信号用于确定超声影像信息；与所述柔性超声换能器相对固定的柔性电子层，所述柔性电子层背离所述柔性超声换能器的一侧表面用于和用户皮肤贴附，采集生理信号。所述柔性传感器可以通过柔性超声换能器采集超声检测信号，通过柔性电子层采集生理信号，可以实现基于多种诊断信息的健康监测方案。而且可以将所述柔性超声换能器作为基材，直接在其上形成所述柔性电子层，无需单独的粘合层。
附图说明
39.为了更清楚地说明本技术实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
40.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
41.图1为本技术实施例提供的一种柔性传感器的结构示意图；
42.图2为本技术实施例提供的另一种柔性传感器的结构示意图；
43.图3为本技术实施例提供的又一种柔性传感器的结构示意图；
44.图4为本技术实施例提供的一种可穿戴式健康监测设备的结构示意图；
45.图5为图4所示可穿戴式健康监测设备中电路系统的结构示意图；
46.图6为本技术实施例提供的一种柔性传感器制作方法的流程示意图；
47.图7为本技术实施例提供的一种柔性超声换能器制作方法的流程示意图；
48.图8为本技术实施例提供的一种柔性电子层制作方法的流程示意图。
具体实施方式
49.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
50.具有柔性传感器的健康监控设备突破了传统刚性健康监控设备与人体软组织兼容性差、获取生理信号质量低等问题，通过将柔性传感单元与人体组织充分贴合，直接测量目标区域的各类生理信号，具有精准、实时、连续、无创等特点，是一种新兴的、具有重大应用前景的生理信号监测设备。但是，传统健康监控设备均只能实现单一生物信号的检测功能。
51.如一种可实时监测人体生理信号的柔性器件，将信号模块印刷于柔性基底上，可直接贴附于人体，具有良好的电学接触效果和长时间的粘接强度，能够实现心电信号的长期监测。但该传感器只能采集特定的心电信号，无法提供更多的影像学信息，并且无法对心脏内部的血流信息等进行综合评价，功能单一。
52.再如，一种可穿戴可视化的超声无创监控设备，集成柔性超声探头，使用医用胶布固定于体表，通过超声扫描提供的影像信息实时观察静脉血管，并根据血管面积计算静脉压。该方式使用的柔性超声探头弥补了传统柔性电子设备难以获得影像学信息的缺陷，但医用胶布固定的方法存在诸多弊端，极易对表皮造成损伤，并且不利于被检测人员的身体活动，难以用于长期监测，并且该专利只提供影像学信息，功能单一。
53.再如一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，使用可穿戴超声实现血流信号的监测，虽拓展了可穿戴式超声的功能性，但却无法提供影像信息，不利于人体健康的充分监
测。
54.基于此，本技术技术方案提供了一种可穿戴式健康监测设备及其柔性传感器及制作方法，所述柔性传感器可以通过柔性超声换能器采集超声检测信号，所述超声检测信号用于确定超声影像信息，通过柔性电子层采集生理信号，可以实现基于多种诊断信息的健康监测方案。
55.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
56.如图1所示，图1为本技术实施例提供的一种柔性传感器的结构示意图，所述柔性传感器包括：
57.柔性超声换能器11，所述柔性超声换能器11用于发射超声波，并基于用户反射的超声波，采集超声检测信号，所述超声检测信号用于确定超声影像信息；
58.与所述柔性超声换能器11相对固定的柔性电子层12，所述柔性电子层12背离所述柔性超声换能器11的一侧表面用于和用户皮肤贴附，采集生理信号。
59.本技术实施例所述柔性传感器可以通过柔性超声换能器11采集超声检测信号，通过柔性电子层12采集生理信号，可以实现不同生物信号的健康监控康。
60.为了所述柔性超声换能器11超声检测的准确性，所述柔性超声换能器11内集成有用于检测柔性超声换能器11形变的形变传感器，所述形变传感器能够获取表征所述柔性超声换能器11形变参数的检测信号，所述检测信号用于对所述超声检测信号进行校对，以保证所述柔性超声换能器11在不同形变姿态下的超声检测的准确性和可靠性。
61.如图2所示，图2为本技术实施例提供的另一种柔性传感器的结构示意图，基于上述实施方式，图2所示方式中，所述柔性超声换能器11包括：
62.第一柔性基底111；
63.设置在所述第一柔性基底11朝向所述柔性电子层12一侧表面上的柔性电路板112；
64.设置在柔性电路板112朝向所述柔性电子层11一侧表面上的压电陶瓷阵列113，具有多个用于发射以及检测超声波的阵元；
65.设置所述压电陶瓷阵列113朝向所述柔性电子层11一侧表面上的匹配层14，所述匹配层114与所述柔性电子层12固定；
66.其中，所述柔性超声换能器内具有形变传感器115，所述形变传感器115用于基于内部传输的光信号获取能够表征所述柔性超声换能器11形变参数的检测信号。所述性超声换能器各层结构均具有柔性，以保证其整体具有较好的柔性。
67.可选的，所述柔性传感器还包括软硬衔接结构13，用于将所述柔性传感器与处理装置连接。所述柔性电路板112一端与同轴电缆连接，以使得柔性超声换能器11和处理装置连接。
68.本技术实施例中，所述柔性超声换能器11内置形状传感光纤作为形变传感器，能够采集表征压电陶瓷阵列形变参数的检测信号，所述检测信号用于对所述超声检测信号进行校对，以保证所述柔性超声换能器11在不同形变姿态下的超声检测的准确性和可靠性。
69.具体的，所述形变传感器115包括形状传感光纤，贴合固定在柔性电路板112的一侧表面，以更加准确的检测表征所述柔性超声换能器11形变参数的检测信号。形状传感光
纤可以贴合固定在柔性电路板112朝向所述压电陶瓷阵列113的一侧表面，此时形状传感光纤紧挨所述压电陶瓷阵列113。或形状传感光纤贴合固定在柔性电路板112背离所述压电陶瓷阵列113的一侧表面，此时形状传感光纤植入到第一柔性基底111内。
70.为了使得所述压电陶瓷阵列113具有较好的弯曲特性，设置所述阵元之间填充有柔性绝缘材料。
71.所述柔性传感器在柔性超声换能器11的基础上进一步集成柔性电子层，实现双模式人体健康监测。为了保证较高的检测精度，柔性电子层12采用多通道柔性电极方案，具体结构可以如图3所示。
72.如图3所示，图3为本技术实施例提供的又一种柔性传感器的结构示意图，基于上述实施例，图4所示方式中，所述柔性电子层12包括：
73.第二柔性基底121；
74.设置在所述第二柔性基底121背离所述柔性超声换能器11一侧表面上的电极层122，所述电极层122包括检测电极；
75.设置在所述电极层122背离所述第二柔性基底121一侧表面上的封装层123，所述封装层123具有露出所述检测电极的窗口124，以使得所述检测电极与用户皮肤贴合；
76.其中，所述封装层123具有粘性，以使得所述柔性传感器贴附固定在用户皮肤表面。
77.所述柔性超声换能器具有至少一阵元线阵，每个阵元线阵对应设置有一条形变传感光纤，在柔性传感器处于无拉伸形变的平面状态时，形变传感光纤和对应的阵元线阵平行设置。为了提高金属材质的检测电极在柔性传感器弯曲形变时的可弯曲型，在柔性传感器处于无拉伸形变的平面状态时，设置检测电极为曲线。
78.第二柔性基底121以及封装层123选择具有一定拉伸性，柔软，能够与皮肤粘附的材料，以保证柔性电子层12以及柔性传感器的柔性。
79.虽然常规技术中，柔性传感器可以实现与人体皮肤的充分接触，实现高效的能量传输，但其固定方法仍限于胶带、支架等，本技术实施例中，所述柔性传感器可以采用柔性电子层12中具有粘性的封装层123实现与人体皮肤的充分接触，无需胶带、支架等附件的固定装置，结构简单，使用方便，而且降低了制作成本。
80.另外，本技术实施例中，所述封装层123以及所述第二柔性基底121可作为具有粘性的超声耦合剂材料。所述封装层123能够充分与人体皮肤接触，进行健康监控测量时，作为柔性传感器与用户皮肤之间的耦合剂，进行健康监测时，无需单独涂覆耦合剂，使用方便。复用所述第二柔性基底121作为柔性电子层12和柔性超声换能器11之间的耦合剂，无需单独设置二者之间的耦合剂，降低产品厚度。
81.其中，所述第二柔性基底121以及所述封装层123的材料包括：氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物sebs、聚二甲基硅氧烷pmds以及脂肪族芳香族无规共聚酯ecoflex中的任一种。可以设置所述第二基底121与所述封装层123的材料相同或是不同。为了简化制作工艺，设置所述第二基底121与所述封装层123的材料相同。
82.常规超声换能器虽然可以实现与人体组织的充分接触，实现高效的能量传输，但是需要胶带、支架等单独的固定装置，本技术实施例所述柔性传感器中，柔性超声换能器11能够复用柔性电子层12作为固定装置，粘附固定在用户皮肤表面，无需额外的机械固定，而
且还可以复用柔性电子层作为超声耦合剂，无需单独涂覆超声耦合剂，柔性电子层12即作为生理信号的监测元件，又可以作为柔性超声换能器11的固定装置以及超声耦合剂。
83.本技术实施例所述柔性传感器充分发挥了柔性超声换能器11以及柔性电子层12两者的技术优势，实现功能互补。而且为进一步定位柔性超声换能器11中各压电阵元的相对位置信息用于波束形成，将形状传感光纤植入到器件内部，实时监测器件的形状变化，并将检测信号反馈所连接的处理装置补偿形状变化引起的图像失真。通过柔性电子层12采集各类生理信号，柔性超声换能器12实现影像学观察，可以用于但不局限于实现血流多普勒、组织弹性等多功能的成像效果，定性、定量双重评价人体健康情况。
84.所述柔性传感器可以基于形状传感光纤实现柔性超声换能器阵列定位及精确的超声成像。
85.所述柔性传感器可以用于可穿戴式健康监测设备，所述柔性传感器将柔性电子技术、柔性超声技术、与光纤形状传感技术相结合，为人体健康监测提供定量的数字波形信息、定性的影响诊断信息，可以用于作为先进的血流多普勒、组织弹性等功能信息的监测。
86.基于上述实施例，本技术另一实施例还提供了一种可穿戴式健康监测设备，如图4所示，图4为本技术实施例提供的一种可穿戴式健康监测设备的结构示意图，包括：
87.上述实施例所述的柔性传感器，所述柔性传感器包括柔性电子层12和柔性超声换能器11，其具体的结构可以参考上述实施例描述，在此不再赘述；
88.处理装置14，所述柔性电子层12以及所述柔性超声换能器11分别与所述处理装置14电性连接；
89.其中，所述处理装置14用于对所述超声检测信号以及所述生理信号进行数据处理与分析。
90.如图5所示，图5为图4所示可穿戴式健康监测设备中电路系统的结构示意图，所述电路系统包括：监测模块21、处理模块22和分析模块23。所述处理装置14包括：处理模块22和分析模块23。
91.所述柔性传感器作为监测模块21。柔性电子层能够采集生理信号。而且柔性电子层还可以作为超声耦合剂，以便于柔性超声换能器向用户组织内发射超声波并检测的被人体组织反射的超声波。形状传感光纤具有形变测量功能，基于其检测信号能够对柔性超声换能器中阵元进行定位。
92.所述处理模块22包括：生理信号采集单元以及数据分析单元。生理信号采集单元通过所述柔性电子层采集生理信号，并发送给数据分析单元，数据分析单元对生理信号进行数据分析后发送给分析模块23中的人体健康监测及评价单元，人体健康监测及评价单元基于数据分析单元对生理信号进行数据分析的数据，确定与生理信号相关的健康评价结果。
93.所述处理模块22还包括：波束形成单元以及图像处理单元。波束形成单元能够通过柔性超声换能器采集超声检测信号，并基于形状传感光纤采集的监测信号对所述超声检测信号进行校正，图像处理单元将波束形成单元校正后的超声检测信号进行图像处理后，发送给分析模块23中的人体健康监测及评价单元，人体健康监测及评价单元基于图像处理单元进行图像处理后的数据，确定与超声检测信号相关的健康评价结果。
94.常规人体健康监测设备普遍功能单一，用途受限的问题，均无法通过图像与数字
波形双重监测方法实现全面的观察与诊断。本技术实施例所述可穿戴式健康监测设备突破该瓶颈，解决了现有用于人体健康监测可穿戴设备存在的功能单一和用途受限等问题，采用上述柔性传感器，所述性传感器全面结合先进的柔性电子技术与柔性超声换能器技术，兼具生理信号采集和超声影像分析功能，可以提供长期、全面、精准的监测信息。柔性传感器中柔性超声换能器能够实现与人体组织等曲面结构的充分接触，实现高效的能量传输，结合的柔性电子技术，柔性电子层既作为监测元件，同时作为耦合剂，能够将柔性超声换能器充分贴合于人体组织，无需额外机械固定。本技术实施例技术方案充分发挥了柔性电子技术与柔性超声换能器技术的技术优势，实现二者功能的互补。
95.本技术实施例中，为进一步定位柔性超声换能器各压电阵元的相对位置信息用于波束形成，将形状传感光纤植入到器件内部，实时监测器件的形状变化，并反馈至超声系统补偿由于测量目标形状变化引起的图像失真。具体的，进行健康监测时，可以将柔性传感器通过柔性电子层贴附于待测物体表面，柔性传感器可以随待测物体不同位置的形状变化发生弯折，形状传感光纤发生形变获取检测信号，该检测信号并经光纤光栅调制解调仪解调得到应变量，该应变量通过形状拟合重构光纤空间形状，根据阵元间距，将连续的形变量转变成离散的点位置，每个点即对应一个阵元位置。将得到的阵元位置同步至处理装置，处理装置根据阵元位置信息控制阵列发射和接收波束延迟，最终经图像处理实现实时成像功能。
96.所述可穿戴式健康监测设备可以通过柔性电子层采集各类生理信号，通过柔性超声换能器实现影像学观察，包括但不局限于实现血流多普勒、组织弹性等多功能的成像效果，最终实现定性、定量双重评价人体健康。
97.基于上述实施例，本技术另一实施例还提供了一种上述实施例所述柔性传感器的制作方法，是一种柔性电子与柔性超声换能器融合制备技术，所述制作方法如图6所示，图6为本技术实施例提供的一种柔性传感器制作方法的流程示意图，该制作方法包括：
98.步骤s11：制作柔性超声换能器，所述柔性超声换能器用于发射超声波，并基于用户反射的超声波，采集超声检测信号。
99.步骤s12：在所述柔性超声换能器的表面上制作柔性电子层，所述柔性电子层背离所述柔性超声换能器的一侧表面用于和用户皮肤贴附，采集生理信号。
100.如图7所示，图7为本技术实施例提供的一种柔性超声换能器制作方法的流程示意图，该方法为一种融合有形状传感光纤的柔性超声换能器的制作方法，该方法包括：
101.步骤s21：将匹配层与压电陶瓷层粘结形成声学叠堆；对所述声学叠堆中所述压电陶瓷层进行划片，形成多个用于发射以及检测超声波的阵元。
102.压电陶瓷层划片前为压电陶瓷块体或压电陶瓷复合材料，整体表现为刚性。使用划片机根据设计的阵列间距单向或双向切割声学叠堆，阵列间距为0.5倍-1.5倍波长。
103.步骤s22：在所述阵元的间隙填充柔性绝缘材料后，在所述压电陶瓷层背离所述匹配层的一侧表面粘结固定柔性电路板。
104.在切割形成的阵元之间填充柔性的环氧树脂或硅橡胶，充分固化后声学叠堆整体表现为柔性，每个阵元为刚性，以保证每个阵元工作时的完整性，并确保压电陶瓷层宏观的柔性。单向切割的声学叠堆用于制备柔性换能器线阵，双向切割的声学叠堆用于制备柔性换能器面阵。将压电陶瓷阵列粘贴到柔性电路板上。
105.步骤s23：在所述柔性电路板背离所述压电陶瓷阵列一侧的表面灌注第一材料，固化形成第一柔性基底。
106.其中，所述柔性电路板的一侧表面贴合固定有形状传感光纤。
107.将形状传感光纤贴附于柔性电路板下方，正对压电陶瓷阵列，或柔性电路板上方，紧挨阵列。如果柔性超声换能器中阵元为线阵，则使用单根形状传感光纤，形状传感光纤延伸方向和线阵中阵元排布方向相同。如果柔性超声换能器中阵元为面阵，面阵则根据阵列排布条数依次布置，具体的，面阵包括多个线阵，每个线阵对应设置一条形状传感光纤，形状传感光纤平行于所对应线阵设置。在柔性电路板下方灌注第一材料，固化形成第一柔性基底，第一柔性基底所用第一材料选用声衰减大的空心玻璃粉和柔性环氧树脂或硅橡胶混合物，第一材料固化形成的第一柔性基底兼具柔性和高声衰减特性，厚度可以基于需求设定，如可以设置为2mm。柔性电路板一端焊接同轴电缆与处理装置相连，光纤一端与光纤光栅调制解调仪连接用于监测柔性超声换能器的形变。
108.如图8所示，图8为本技术实施例提供的一种柔性电子层制作方法的流程示意图，该方法包括：
109.步骤s31：在所述柔性超声换能器表面形成第二柔性基底。
110.可以通过在超声换能器表面涂覆第二材料，加热或室温条件下等待基底固化，固化后得到第二柔性基底。第二柔性基底直接附着于柔性超声换能器表面，具有提高粘附性的功能，同时第二柔性基底声阻抗与人体接近，能够起到声耦合剂的作用。
111.步骤s32：在所述第二柔性基底表面形成电极层，所述电极层包括检测电极。
112.在所述第二柔性基底表面通过沉积工艺形成所述电极层。电极层决定了电极采集信号的质量，对于电极层来说，需要选用高导电性，稳定的材料。此外，电极层要跟随基底一同拉伸，因此，电极层还需要一定的拉伸导电性和与基底的粘附性，以确保在拉伸过程中的良好导电性。选择具有高导电性的金属材料，通过调控参数在所述第二柔性基底上磁控溅射或蒸镀一层具有特殊结构的金作为电极层。
113.步骤s33：在所述电极层表面形成封装层，所述封装层具有露出所述检测电极的窗口，以使得所述检测电极与用户皮肤贴合。
114.其中，所述封装层具有粘性，以使得所述柔性传感器贴附固定在用户皮肤表面。
115.电极层在预设窗口位置将电极感应点覆盖作为检测电极，再旋涂一层薄的第二材料，固化形成封装层，封装层固化后得到最终的柔性电子层。电极层一端与处理装置中电路板电连接，为保证接口稳定性，电极层与电路板之间采用异方向性导电胶或液态金属实现软硬衔接，并用胶水将接口封装固定，以免接口不稳定对信号采集造成影响。电路板与柔性传感器连接，通过对生理信号进行采集和分析，实现人体健康检测。实际使用时，柔性超声换能器实现超声成像，而柔性电极层实现实时同步信号监测，最终实现双模式的人体健康检测功能。
116.本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
117.需要说明的是，在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描
述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
118.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
119.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种柔性传感器，其特征在于，包括：柔性超声换能器，所述柔性超声换能器用于发射超声波，并基于用户反射的超声波，采集超声检测信号，所述超声检测信号用于确定超声影像信息；与所述柔性超声换能器相对固定的柔性电子层，所述柔性电子层背离所述柔性超声换能器的一侧表面用于和用户皮肤贴附，采集生理信号。2.根据权利要求1所述的柔性传感器，其特征在于，所述柔性超声换能器包括：第一柔性基底；设置在所述第一柔性基底朝向所述柔性电子层一侧表面上的柔性电路板；设置在柔性电路板朝向所述柔性电子层一侧表面上的压电陶瓷阵列，具有多个用于发射以及检测超声波的阵元；设置所述压电陶瓷阵列朝向所述柔性电子层一侧表面上的匹配层，所述匹配层与所述柔性电子层固定；其中，所述柔性超声换能器内具有形变传感器，所述形变传感器用于基于内部传输的光信号获取能够表征所述柔性超声换能器形变参数的检测信号。3.根据权利要求2所述的柔性传感器，其特征在于，所述形变传感器包括形状传感光纤，贴合固定在柔性电路板的一侧表面。4.根据权利要求2所述的柔性传感器，其特征在于，所述阵元之间填充有柔性绝缘材料。5.根据权利要求1所述的柔性传感器，其特征在于，所述柔性电子层包括：第二柔性基底；设置在所述第二柔性基底背离所述柔性超声换能器一侧表面上的电极层，所述电极层包括检测电极；设置在所述电极层背离所述第二柔性基底一侧表面上的封装层，所述封装层具有露出所述检测电极的窗口，以使得所述检测电极与用户皮肤贴合；其中，所述封装层具有粘性，以使得所述柔性传感器贴附固定在用户皮肤表面。6.根据权利要求5所述的柔性传感器，其特征在于，所述第二柔性基底以及所述封装层的材料包括：氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷以及脂肪族芳香族无规共聚酯中的任一种。7.一种可穿戴式健康监测设备，其特征在于，包括：如权利要求1-6任一项所述的柔性传感器；处理装置，所述柔性电子层以及所述柔性超声换能器分别与所述处理装置电性连接；其中，所述处理装置用于对所述超声检测信号以及所述生理信号进行数据处理与分析。8.一种如权利要求1-6任一项所述柔性传感器的制作方法，其特征在于，包括：制作柔性超声换能器，所述柔性超声换能器用于发射超声波，并基于用户反射的超声波，采集超声检测信号；在所述柔性超声换能器的表面上制作柔性电子层，所述柔性电子层背离所述柔性超声换能器的一侧表面用于和用户皮肤贴附，采集生理信号。9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述柔性超声换能器的制作方法包
括：将匹配层与压电陶瓷层粘结形成声学叠堆；对所述声学叠堆中所述压电陶瓷层进行划片，形成多个用于发射以及检测超声波的阵元；在所述阵元的间隙填充柔性绝缘材料后，在所述压电陶瓷层背离所述匹配层的一侧表面粘结固定柔性电路板；在所述柔性电路板背离所述压电陶瓷阵列一侧的表面灌注第一材料，固化形成第一柔性基底；其中，所述柔性电路板的一侧表面贴合固定有形状传感光纤。10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述柔性电子层的制作方法包括：在所述柔性超声换能器表面形成第二柔性基底；在所述第二柔性基底表面形成电极层，所述电极层包括检测电极；在所述电极层表面形成封装层，所述封装层具有露出所述检测电极的窗口，以使得所述检测电极与用户皮肤贴合；其中，所述封装层具有粘性，以使得所述柔性传感器贴附固定在用户皮肤表面。

技术总结
本申请技术方案公开了一种可穿戴式健康监测设备及其柔性传感器及制作方法，所述柔性传感器包括：柔性超声换能器，所述柔性超声换能器用于发射超声波，并基于用户反射的超声波，采集超声检测信号，所述超声检测信号用于确定超声影像信息；与所述柔性超声换能器相对固定的柔性电子层，所述柔性电子层背离所述柔性超声换能器的一侧表面用于和用户皮肤贴附，采集生理信号。所述柔性传感器可以通过柔性超声换能器采集超声检测信号，通过柔性电子层采集生理信号，可以实现基于多种诊断信息的健康监测方案。而且可以将所述柔性超声换能器作为基材，直接在其上形成所述柔性电子层，无需单独的粘合层。独的粘合层。独的粘合层。


技术研发人员：马腾 张琪 刘志远 陈伟岑 赵行 李永川 郑海荣
受保护的技术使用者：深圳先进技术研究院
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/8