本發(fā)明涉及柔性傳感器定制的，特別是涉及一種連續(xù)碳纖維3d打印健康檢測傳感器的定制方法及檢測方法。

背景技術(shù)：

1、隨著人口老齡化趨勢的加劇和健康意識的提升，社會對健康監(jiān)測的需求顯著增長，尤其是在個性化和精準(zhǔn)化方面的要求日益提高。現(xiàn)有健康監(jiān)測設(shè)備在形狀、尺寸和性能上的局限性，限制了其滿足個體化健康監(jiān)測需求的能力。柔性傳感器因其獨特的機(jī)械柔韌性、可穿戴性和生物兼容性，已成為醫(yī)療健康監(jiān)測領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。盡管柔性傳感器在近年取得了顯著的進(jìn)展，但其在實際應(yīng)用中仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

2、首先，柔性傳感器的形狀不能個性化定制問題：現(xiàn)有健康監(jiān)測設(shè)備在形狀、尺寸、性能等方面存在局限性，無法滿足個體化健康監(jiān)測的需求。傳統(tǒng)的柔性傳感健康監(jiān)測設(shè)備多為固定形狀和尺寸，難以適應(yīng)不同用戶的身體特征和監(jiān)測需求，導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和舒適度受限，其貼合度和個性化定制方面仍有待提高。由于用戶身體部位和尺寸存在個體差異，此類傳感器難以滿足所有用戶的個性化需求。難以適應(yīng)動態(tài)運動或活動時或需要適應(yīng)曲面復(fù)雜形狀的場合，缺乏靈活性和個性化定制的能力，無法滿足不同個體的生理差異和特定需求。其次，傳統(tǒng)柔性傳感器的性能，靈敏度等性能不能個性化定制問題：傳統(tǒng)柔性監(jiān)測設(shè)備通常采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，其性能參數(shù)如靈敏度、響應(yīng)速度等，通常是預(yù)設(shè)的；傳統(tǒng)柔性監(jiān)測設(shè)備性能受到材料本身的限制，如靈敏度、耐久性等往往難以調(diào)整，無法根據(jù)用戶的特定需求進(jìn)行個性化調(diào)整，難以滿足個體化的健康監(jiān)測需求。最后，現(xiàn)有柔性傳感器在制造過程中，往往需要復(fù)雜的工藝和較高的成本，生產(chǎn)過程通常涉及多個步驟和設(shè)備，生產(chǎn)周期相對較長，成本較高。

3、因此，提出一種連續(xù)碳纖維3d打印健康檢測傳感器的定制方法及檢測方法，來解決現(xiàn)有技術(shù)存在的困難，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)碳纖維3d打印健康檢測傳感器的定制方法及檢測方法，具有可形狀可定制和性能可定制的特點,可以實現(xiàn)對特定用戶身體部位的精確監(jiān)測，從而提高健康監(jiān)測的準(zhǔn)確性和效率。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種連續(xù)碳纖維3d打印健康檢測傳感器的定制方法，包括以下步驟：

4、s1、通過對用戶身體部位進(jìn)行三維掃描來構(gòu)建檢測部位三維模型；

5、s2、基于構(gòu)建的檢測部位三維模型，對健康檢測傳感器的整體形狀進(jìn)行設(shè)計；

6、s3、基于形狀和健康檢測的需求，對所述健康檢測傳感器的性能進(jìn)行設(shè)計，即對傳感器中的連續(xù)碳纖維分布方式進(jìn)行設(shè)計；

7、s4、通過對形狀和連續(xù)碳纖維分布方式的設(shè)計得到健康檢測傳感器模型，將健康檢測傳感器模型輸入至碳纖維切片軟件獲取打印代碼，并將打印代碼導(dǎo)入連續(xù)碳纖維3d打印設(shè)備實現(xiàn)健康檢測傳感器的打印，健康檢測傳感器由打印得到的連續(xù)碳纖維及柔性基底組合得到。

8、優(yōu)選的，s1中，通過對用戶健康檢測的部位進(jìn)行三維掃描來構(gòu)建檢測部位三維模型具體包括：

9、對用戶身體部位采用三維掃描儀進(jìn)行掃描，獲取被檢測部位的復(fù)雜形狀和特征數(shù)據(jù)，構(gòu)建檢測部位三維模型。

10、優(yōu)選的，s3中基于形狀和健康檢測的需求，對健康檢測傳感器的連續(xù)碳纖維分布方式進(jìn)行設(shè)計具體包括：

11、連續(xù)碳纖維的規(guī)格、分布位置、分布方向、分布密度的選擇；其中，連續(xù)碳纖維規(guī)格的選擇：根據(jù)檢測部位肌肉群的大小和張力水平，選擇1k-3k規(guī)格的連續(xù)碳纖維作為力學(xué)傳感；連續(xù)碳纖維分布位置的選擇：根據(jù)肌肉群的分布分析，確保連續(xù)碳纖維準(zhǔn)確覆蓋目標(biāo)肌肉群，記錄肌肉張力的所有變化；連續(xù)碳纖維分布方向的選擇：連續(xù)碳纖維的鋪設(shè)方向根據(jù)肌肉的收縮和拉伸狀態(tài)和肌肉纖維的方向進(jìn)行設(shè)計；連續(xù)碳纖維分布密度的選擇：根據(jù)肌肉群的大小和活動范圍，確定連續(xù)碳纖維的密度。

12、優(yōu)選的，s3中還包括對健康檢測傳感器的靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)：

13、通過對連續(xù)碳纖維的密度和方向進(jìn)行設(shè)置，實現(xiàn)健康檢測傳感器的靈敏度調(diào)節(jié)；在連續(xù)碳纖維方向不變的情況下，設(shè)置的連續(xù)碳纖維密度越大，健康檢測傳感器靈敏度越高；在連續(xù)碳纖維密度不變的情況下，設(shè)置的連續(xù)碳纖維方向與肌肉方向越趨于一致，健康檢測傳感器靈敏度越高。

14、優(yōu)選的，s4中將健康檢測傳感器模型輸入至碳纖維切片軟件獲取打印代碼，并將打印代碼導(dǎo)入連續(xù)碳纖維3d打印設(shè)備實現(xiàn)健康檢測傳感器的打印具體包括：

15、將設(shè)計好的健康檢測傳感器模型導(dǎo)出為stl文件，將stl文件輸入至碳纖維切片軟件獲取打印g代碼，將打印g代碼導(dǎo)入連續(xù)碳纖維3d打印設(shè)備；其中連續(xù)碳纖維3d打印設(shè)備包含兩個噴頭，一個噴頭用于打印連續(xù)碳纖維，另一個噴頭用于打印柔性熱塑性材料。

16、一種健康檢測裝置，健康監(jiān)測裝置包括上述任一項的定制方法定制得到的健康檢測傳感器，以及上固定器、下固定器、集成芯片；其中，健康檢測傳感器兩側(cè)分別設(shè)置有上固定器和下固定器，用來固定健康檢測傳感器；健康檢測傳感器再通過導(dǎo)線連接到集成芯片，傳輸電信號；集成芯片接收電信號并進(jìn)行處理，再進(jìn)行無線傳輸。

17、一種健康檢測方法，應(yīng)用于上述任一項的定制方法定制得到的健康檢測傳感器，將健康檢測傳感器佩戴到人體的檢測部位進(jìn)行健康檢測，具體包括：

18、數(shù)據(jù)采集：通過集成芯片中的電路將電阻相對變化率轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號，然后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供后續(xù)處理；

19、數(shù)據(jù)處理與分析：1)預(yù)處理：使用低通、高通或帶通濾波器，去除信號中的噪聲和干擾，增強(qiáng)信號的幅度；將信號調(diào)整到一個標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；2)特征提取：從預(yù)處理后的信號中提取關(guān)鍵特征，如峰值、波形、頻率；特征提取使用時域分析、頻域分析或時頻分析；

20、數(shù)據(jù)比較與分析：

21、將采集的數(shù)據(jù)輸入至預(yù)先建立的肌肉張力預(yù)測數(shù)據(jù)模型，使用最小二乘法計算線性回歸模型的參數(shù)m和b，通過y＝mx+b預(yù)測未知肌肉張力；將預(yù)測得到的肌肉張力數(shù)據(jù)值與正常健康肌肉張力數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較和分析，評估肌肉功能，包括對肌肉張力、活動范圍、耐力和協(xié)調(diào)性參數(shù)的評估。

22、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一的一種連續(xù)碳纖維3d打印健康檢測傳感器的定制方法。

23、根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

24、本發(fā)明提出了一種用于健康檢測的連續(xù)碳纖維3d打印智能感知傳感器。該傳感器具有可形狀可定制和性能可定制的特點，以滿足個性化健康監(jiān)測的需求；采用連續(xù)碳纖維3d打印設(shè)備打印柔性傳感器，采用了3d打印技術(shù)，可以在短時間內(nèi)完成制造，且減少了材料浪費，因此在生產(chǎn)效率和成本上具備優(yōu)勢；通過本發(fā)明的傳感器，可以實現(xiàn)對特定用戶身體部位的精確監(jiān)測，從而提高健康監(jiān)測的準(zhǔn)確性和效率。

技術(shù)特征：

1.一種連續(xù)碳纖維3d打印健康檢測傳感器的定制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)碳纖維3d打印健康檢測傳感器的定制方法，其特征在于，所述s1中，通過對用戶健康檢測的部位進(jìn)行三維掃描來構(gòu)建檢測部位三維模型具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)碳纖維3d打印健康檢測傳感器的定制方法，其特征在于，所述s3中基于形狀和健康檢測的需求，對所述健康檢測傳感器的連續(xù)碳纖維分布方式進(jìn)行設(shè)計具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種連續(xù)碳纖維3d打印健康檢測傳感器的定制方法，其特征在于，所述s3中還包括對健康檢測傳感器的靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)碳纖維3d打印健康檢測傳感器的定制方法，其特征在于，所述s4中將所述健康檢測傳感器模型輸入至碳纖維切片軟件獲取打印代碼，并將所述打印代碼導(dǎo)入連續(xù)碳纖維3d打印設(shè)備實現(xiàn)健康檢測傳感器的打印具體包括：

6.一種健康檢測裝置，其特征在于，所述健康監(jiān)測裝置包括權(quán)利要求1-5任一所述的定制方法定制得到的健康檢測傳感器，以及上固定器、下固定器、集成芯片；其中，健康檢測傳感器兩側(cè)分別設(shè)置有上固定器和下固定器，用來固定健康檢測傳感器；健康檢測傳感器再通過導(dǎo)線連接到集成芯片，傳輸電信號；集成芯片接收電信號并進(jìn)行處理，再進(jìn)行無線傳輸。

7.一種健康檢測方法，應(yīng)用于權(quán)利要求于1-5任一所述的定制方法定制得到的健康檢測傳感器，其特征在于，將健康檢測傳感器佩戴到人體的檢測部位進(jìn)行健康檢測，具體包括：

8.一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項所述的一種連續(xù)碳纖維3d打印健康檢測傳感器的定制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種連續(xù)碳纖維3D打印健康檢測傳感器的定制方法及檢測方法，所述健康檢測傳感器的定制方法包括以下步驟：S1、通過對用戶身體部位進(jìn)行三維掃描來構(gòu)建檢測部位三維模型；S2、基于構(gòu)建的檢測部位三維模型，對所述健康檢測傳感器的整體形狀進(jìn)行設(shè)計；S3、基于形狀和健康檢測的需求，對所述健康檢測傳感器的性能進(jìn)行設(shè)計，即對傳感器中的連續(xù)碳纖維分布方式進(jìn)行設(shè)計；S4、通過對形狀和連續(xù)碳纖維分布方式的設(shè)計得到健康檢測傳感器模型，將所述健康檢測傳感器模型輸入至碳纖維切片軟件獲取打印代碼，并將所述打印代碼導(dǎo)入連續(xù)碳纖維3D打印設(shè)備實現(xiàn)健康檢測傳感器的打印。本發(fā)明可以實現(xiàn)用于人體健康檢測的傳感器的形狀和性能定制化設(shè)計，進(jìn)而實現(xiàn)對特定用戶身體部位的精確監(jiān)測，從而提高健康監(jiān)測的準(zhǔn)確性和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：李帥帥,王欣,楊帆,滕涵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海健康醫(yī)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24