柔性布基传感器，曲面体压测试不再受局限

引言

圆芯电子推出织物压力传感器方案，面向医疗康复与可穿戴交互场景。该方案将具有压阻特性的导电纤维与高弹纱线交错编织，使压力感知成为织物本身的结构属性，而非贴附于布料表面的附加器件。它延续了公司在柔性印刷电子增材制造方向上的材料与工艺积累。

产品概述

设计理念：让承载体与感知体合一

薄膜式压力传感器的通行做法，是以聚酯（PET）或聚酰亚胺（PI）薄膜为基底作传感单元，再通过贴合或缝制的方式转移到织物上。两层材料的力学特性并不一致，织物起皱、弯曲时薄膜会产生非预期应力集中，输出读数随之漂移；同时薄膜层的存在削弱了透气性与手感。

织物压力传感器方案的技术路径不同：导电纤维（受压后电阻按一定规律变化的纤维材料）与高弹纱线在同一编织结构中交错排布，受力形变与织物形变同步发生，压力信号直接从织物中获得。

技术构成

• 材料端：沿用公司自研的纳米导电银墨水与高阻碳浆体系，具备低温快速固化特性，与柔性基材的加工条件相匹配； • 结构端：导电纤维与高弹纱线交错编织，保留织物的揉折、弯曲与拉伸性能； • 系统端：配合压力采集与可视化软件，输出压力分布数据与热力图。

应用方向

医疗护理（床垫、座椅、支具）、可穿戴交互、人形机器人柔性包覆等需要动态形变与贴身接触的场景。

产品功能与优势

• 全织物基结构，支持揉折与机洗：传感单元与织物同步形变，褶皱不再构成干扰源，可按常规流程清洗，贴近长期穿戴的使用与维护习惯。 • 亲肤透气，异物感较轻微：导电纤维与高弹纱线交错编织，保留织物原有手感与透气特性，适合大面积、长时间贴身接触。 • 薄型无感集成：传感器厚度不足1mm，可置于蒙皮或衬垫下方，不改变原有支撑面与坐卧舒适度。 • 压力分布可视化：配套生成二维压力分布热力图，用于观察重心移动与姿态变化。 • 数据可记录、可导出：支持原始数据录制与表格导出，替代寿命有限、无法实时记录的压敏纸方案。 • 材料与工艺自持：从电子浆料、卷对卷柔性印刷设备到薄膜电子制造工艺形成技术闭环，降低对进口材料与设备的依赖。

技术规格与平台

材料平台

• 纳米导电银墨水：纳米级颗粒结构，可在超薄膜层下保持导电性能，低温快速干燥，适配高速印刷节拍； • 高阻碳浆：面向薄膜开关与压力传感器的低温快固油墨，兼顾信号响应稳定性与环境稳定性。

制造平台

卷对卷柔性印刷设备配合增材成膜工艺，以印刷方式构建导电线路与传感层，相较传统FPC蚀刻工艺减少了化学污染与材料损耗，并支持多层布线与大面积柔性电路。

器件与数据平台

• 单点式压力传感器：厚度小于0.3mm，压力与电阻呈特定函数关系，便于后端信号处理； • 阵列式压力传感器：多点同步检测，实时反馈压力分布热力图，工作温度范围覆盖-30℃至60℃； • 数据采集：配套的压力分布检测系统支持2000Hz动态数据捕捉与二维/三维热力图分析，为织物传感器的数据链路提供参考架构。

软硬件协同的价值在于：材料决定信号的可重复性，工艺决定批量一致性，采集与算法决定数据能否被解释。三者衔接后，织物传感器输出的不只是电阻值，而是可用于判断姿态与受力状态的压力分布信息。

应用场景

① 长期卧床褥疮预防

长期卧床人群因局部压力持续集中而易产生褥疮。织物压力传感器方案监测离床时间与局部压力持续时长，可联动气囊进行压力调节。传感器厚度不足1mm，集成于蒙皮下方，不改变床垫原有舒适度。行业市场调研数据显示，医疗健康、仿生机器人、可穿戴交互合计占据电子皮肤市场约75%的份额；电子皮肤全球市场规模2023年约为8.3亿美元，预计2028年突破60亿美元，康复与护理监测是其中增长较快的方向。

② 骨折支具压力适配

支具支点位置存在误差时，康复周期会被拉长。方案通过织物形态的传感层实时测量绷带中心压力并回传数据，辅助医护人员判断支具位置是否合适。织物的柔性使传感层能够顺应肢体曲面，长时间佩戴不易形成压迫点。

③ 座椅坐姿与姿态管理

不良坐姿长期积累会影响脊柱状态。方案生成二维压力分布热力图，监测重心移动与姿态变化，可用于办公座椅、驾驶座椅与康复训练座椅的坐姿评估。

④ 可穿戴交互与人机交互

可穿戴设备需要在拉伸、弯折、汗湿条件下持续工作，薄膜器件的机械与舒适性限制较为明显。全织物基方案支持弯曲拉伸与机洗，可用于身体接触面的压力分布感知。

⑤ 人形机器人柔性触觉

机器人缺乏类人触觉时，人机交互存在安全隐患。公司在该方向已有人形机器人指腹传感器（单指集成近百个感应点位）、人形机器人电子皮肤（压力与温度双模态集成）、人形机器人足底传感器（鞋垫式结构，分布20个感应单元）等产品。织物方案适合需要柔性包覆与动态形变的躯干部位，可与上述单元形成互补。

企业背景

宁波圆芯电子有限公司成立于2020年12月，总部位于浙江宁波，在大连、北京、深圳设有办公地点，服务网络覆盖34个省市自治区。公司定位为柔性印刷电子增材制造全链条方案提供商，业务覆盖电子浆料、柔性印刷设备与薄膜电子制造工艺。

资质与荣誉方面，公司于2024年通过ISO9001质量管理体系认证并获高新技术企业认定，同时为宁波市创新型中小企业、浙江省及国家科技型中小企业，省级专精特新中小企业列入2026年规划；曾获2022年中国创新创业大赛宁波赛区三等奖。公司已获授权发明专利31项、软件著作权17项。团队规模47人，研发人员占比40%，创始人陈韦宁为英国剑桥大学博士，具备20余年印刷电子工艺及半导体技术经验。2025年预计累计销售收入近4000万元。

结语

织物压力传感器的意义，在于把压力感知从"器件贴附"推进到"材料编织"。当感知能力成为布料的一部分，医疗护理、可穿戴设备与机器人触觉之间的技术边界随之变窄。这套方案能否被市场接受，取决于全织物结构在长期使用中的稳定性，以及数据链路能否真正嵌入实际的护理与交互流程——这也是柔性电子从材料创新走向规模应用的必要一步。