(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111637715.4 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 蒲贤洁　安山山　胡陈果　周诗祎　 幸鹏程　 (74)专利代理 机构 重庆缙云专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 50237 专利代理师 王翔 (51)Int.Cl. G01L 1/00(2006.01) G01L 1/26(2006.01) G01P 13/02(2006.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01)H02N 1/04(2006.01) A61B 5/00(2006.01) A61B 5/11(2006.01) (54)发明名称 一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装 置 (57)摘要 本发明公开一种柔性可穿戴的颈部运动自 驱动传感装置， 包括颈环、 碳凝胶屏蔽层(1)、 硅 胶隔离层(2)和若干传感单元； 本发明可以排除 人体电势对摩擦电穿戴式传感器的干扰， 有效识 别颈部运动状态， 且保证了传感装置的柔性与可 拉伸性。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114485999 A 2022.05.13 CN 114485999 A 1.一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装置， 其特征在于： 包括颈环、 碳凝胶屏蔽层 (1)、 硅胶隔离层(2)和若干传感单 元； 所述颈环用于供使用者 穿戴。 所述碳凝胶屏蔽层(1)贴覆于 颈环侧壁。 所述硅胶隔离层(2)部分贴覆于碳凝胶屏蔽层(1)表面， 从而将碳凝胶屏蔽层(1)和传 感单元部分隔离； 所述若干传感单 元部分贴覆于硅胶隔离层(2)表面； 所述传感单 元用于监测颈环受压情况。 2.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装置， 其特征在于： 所 述碳凝胶屏蔽层(1)的材 料包括硅胶与导电碳 黑。 3.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装置， 其特征在于： 所 述颈环的材 料包括硅胶。 4.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装置， 其特征在于： 所 述颈环上窄下宽 。 5.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装置， 其特征在于： 所 述颈环设有开口， 开口处嵌有磁铁(3)。 6.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装置， 其特征在于： 所 述传感单 元的工作模式为摩擦纳米发电机单电极模式。 7.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装置， 其特征在于： 碳 凝胶屏蔽层(1)和硅胶隔离层(2)用于屏 蔽使用者活动时皮肤电势对传感单元输出信号的 影响。 8.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装置， 其特征在于： 当 传感单元受到压力产生弯曲形变时， 正电荷从地面流向电极表面； 当传感单元受到压力产 生拉伸形变时， 电荷流向相反， 从而产生电极与地面间的电荷转移， 在外电路形成传感信 号。 9.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装置， 其特征在于： 使 用者颈部运动时， 传感单元 受到压力， 从而输出电压信号； 所述电压信号用于表征颈部运动 状态； 所述颈部运动 状态包括偏转动作、 扭转动作和静息态； 所述偏转动作、 扭转动作带有方 向。 10.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装置， 其特征在于： 还包括上位机； 所述上位机存储有颈部运动状态卷积神经网络模型； 所述颈部运动状态卷积神经网络 模型由历史传感单 元输出信号和颈 部运动状态训练得到； 所述上位机接收传感单元输出信号， 并输入到颈部运动状态卷积神经网络模型中， 得 到颈部运动状态。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114485999 A 2一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装 置 技术领域 [0001]本发明涉及 传感领域， 具体是一种柔 性可穿戴的颈 部运动自驱动传感装置 。 背景技术 [0002]目前， 已有的人体颈部运动检测装置大多单纯地依赖颈部运动进行机械触发， 或 者利用图像识别技术， 结合算法进行识别。 其中， 采用电阻式传感器、 惯性测量单元等设计 制作的颈部运动检测装置， 需要使用附加电源电路进行供电； 采用图像识别方式需要用到 摄像机等外部设备。 这些额外的设备增加了穿戴的复杂度， 难以实现可穿戴设备在系统集 成柔性及拉伸性方面的突破。 [0003]采用机械运动自驱动的压电或摩擦电式传感技术， 可以在传感信号产生环节无 需 额外电源电路供电， 利于减轻系统复杂度， 与材料领域研究成果结合， 易于实现柔性可穿戴 的颈部运动传感。 相比于压电技术， 基于摩 擦电的自驱动传感装置可选材料广泛、 制作过程 便捷、 输出幅度较大， 因此利用摩擦电技术设计制作颈部运动传感器具有很大优势。 然而， 在将摩擦电传感技术应用于人体运动检测时， 由于皮肤带有相对较强的正电势， 人体活动 过程中将对基于摩擦电原理的穿戴式传感器产生 非常强的干扰作用， 甚至影响有效信号的 判断。 发明内容 [0004]本发明的目的是提供一种柔性可穿戴的颈部运动自驱动传感装置， 包括颈环、 碳 凝胶屏蔽层、 硅胶隔离层和若干传感单 元。 [0005]所述颈环用于供使用者 穿戴。 [0006]所述碳凝胶屏蔽层贴覆于 颈环侧壁。 [0007]所述硅胶隔离层部分贴覆于碳凝胶屏蔽层表面， 从而将碳凝胶屏蔽层和传感单元 部分隔离 。 [0008]所述若干传感单 元部分贴覆于硅胶隔离层表面。 [0009]所述传感单 元用于监测颈环受压情况。 [0010]进一步， 所述碳凝胶屏蔽层的材 料包括硅胶与导电碳 黑。 [0011]进一步， 所述颈环的材 料包括硅胶。 [0012]进一步， 所述颈环上窄下宽 。 [0013]进一步， 所述颈环设有开口， 开口处嵌有磁铁 。 [0014]进一步， 所述传感单 元的工作模式为摩擦纳米发电机单电极模式。 [0015]进一步， 碳凝胶屏蔽层和硅胶隔离层用于屏蔽使用者活动时皮肤电势对传感单元 输出信号的影响。 [0016]进一步， 当传感单元受到压力产生弯曲形变时， 正电荷从地面流向电极表面； 当传 感单元受到压力产生拉伸形变时， 电荷流向相反， 从而产生电极与地面间的电荷转移， 在外 电路形成传感信号。说　明　书 1/4 页 3 CN 114485999 A 3