智能保險套的製作方法

2023-09-16 03:28:40 1

本發明屬於醫療保健用品技術領域，尤其涉及一種智能保險套。

背景技術：

保險套（condom），又稱安全套，其一般由天然乳膠製成。它是以非藥物形式去阻止受孕的簡單方式之一，亦有防止淋病、愛滋病等性病傳播的作用。

目前，市面上銷售的保險套功能較為單一，其功能僅限於避孕和預防性病傳播，在目前公開的技術報導中，能夠在性愛狀態下監測人體是否感染衣原體、梅毒、皰疹、人乳頭狀瘤病毒、愛滋病毒等病毒或細菌的保險套還沒有出現。

此外，由於傳統的保險套不能實時採集分析人體體徵數據和人體運動數據，使用者在性生活過程中不能實時了解自己的身體狀態而控制性生活節奏；而且，現有技術中還沒有出現將保險套與外部智能終端相結合的系統方案，用戶在使用過程中無法直觀、準確地掌握自身狀態數據，因而無法實時依據人體體徵及人體運動數據調節自我身體狀態，控制性生活，從而較易導致女性出現性冷淡或男性出現陽痿、早洩等現象，使雙方的性生活不和諧。

為填補上述技術空白，本發明研發了一款除了擁有避免意外懷孕的功能以外，至少還具備檢測性傳播疾病功能的智能保險套。

技術實現要素：

本發明的目的在於：針對現有保險套功能單一，智能化程度低的不足，而提供一種除了擁有避孕功能以外，還具備檢測性病功能的智能保險套。

為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種智能保險套，包括保險套本體，所述保險套本體內設置有智能監測模塊、以及與智能監測模塊電性連接的電源模塊，所述智能監測模塊包括能夠檢測性病的納米晶片、與所述納米晶片電性連接的數據採集模塊、以及將採集數據向智能終端傳送的無線通信模塊；所述納米晶片包括載體基片、設置於所述載體基片的導電基層、以及覆蓋於所述導電基層的絕緣膠層，所述絕緣膠層開設有探針通孔，所述探針通孔設置有突出於絕緣膠層表面的納米金屬探針，所述納米金屬探針包括金屬探針本體以及分布在金屬探針本體表面的刺狀凸起，所述刺狀凸起及其周圍附著有檢測病原體的抗體分子，所述抗體分子為dna分子和/或rna分子。

其中，所述納米晶片能夠對人體的私處進行實時的監測，能夠在數分鐘甚至數秒鐘之內給出檢測結果。從而讓使用者能夠及時知曉自己的健康狀況，以便進行及時的性病預防或治療，同時免去了到醫院進行性病檢查的麻煩，這極大地縮短了檢測和治療之間的間隔時間，使得使用者能夠快速、低成本地獲取診斷數據，而且相比於醫院常規的檢查，該納米晶片使得檢測更方便、更高效。

本發明中納米晶片的檢測原理是：通過抗體分子吸引和捕獲可能在人體私處中存在的細菌或病毒的病原體分子，而納米金屬探針則相當於微傳感器，當附著在其表面的抗體分子與病原體分子相結合時，納米金屬探針會產生電流，根據產生的電流的強弱來確定病原體分子的類型。

因為所有的dna片段都有很好的特性，都可以選擇性地與另一段dna片段緊密結合。例如，通過設計併合成高度特異性的抗體分子，將該抗體分子附著在納米金屬探針上，以此捕捉生殖器分泌液或人體私處中存在的金黃色葡萄球菌的dna分子，當該抗體分子與金黃色葡萄球菌的dna分子結合時，納米金屬探針就會產生電流。

需要說明的是，本發明可以在載體基片的表面設置多個納米金屬探針結構，在每個納米金屬探針上吸附不同類型的抗體分子。這樣一來，在納米晶片上只需一滴生殖器分泌液，就能分析多種病原體，而大多數方法一次僅能檢測一種病原體分子。

發明人在研究過程中發現，一滴生殖器分泌液樣本的病原體分子的數量通常不到1000個，甚至更少。即使調整了病原體分子的數量，使其在生殖器分泌液樣本中的數量達到百萬級別，檢測到的電流信號也比較微弱。通過刺狀凸起的分散作用，使得抗體分子周圍有更大的空間，攜帶著病原體分子的液體流過這些空間也更容易，這樣，抗體分子和病原體分子也就有多得多的機會彼此接觸，從而有效提高檢測的靈敏度和精確度。

作為本發明智能保險套的一種改進，所述刺狀凸起及其周圍還附著有金屬分子釕。其中，金屬分子釕相當於放大器的作用，因為釕帶有一個單位的正電荷，因此能吸附在帶有一個負電荷的病原體分子上；這樣，釕和病原體分子的複合體很容易從納米金屬探針上攫取電子，從而產生一股足以檢測出的電流。

作為本發明智能保險套的一種改進，所述金屬探針本體包括設置於探針通孔內的金屬柱體，以及突出於絕緣膠層表面的半球形金屬基底，所述刺狀凸起分布在所述半球形金屬基底的表面。相比於方形結構，將金屬探針本體的表面設計成半球形結構，這樣能夠有效增加金屬探針的表面積，從而更有利於後續刺狀凸起的「生長」，以及抗體分子的附著和分散。

作為本發明智能保險套的一種改進，所述刺狀凸起的高度為1~100nm。若刺狀凸起的高度過小，則無法起到有效分散抗體分子的作用；若刺狀凸起的高度過大，分散抗體分子效果不增反降，這樣不僅會增加製造成本，同時也會增加整個納米晶片的體積。

作為本發明智能保險套的一種改進，所述納米晶片的製作方法包括以下步驟：

步驟一、對載體基片進行表面清潔處理，然後依次塗覆導電基層和光刻膠層，接著在紫外光的照射下進行曝光和顯影，並使用金屬蝕刻劑去除未曝光的導電基層，以形成所需的電路圖形；

步驟二、剝離光刻膠層，並進行清洗和乾燥處理，然後塗覆絕緣膠層，並對絕緣膠層進行打通孔處理，得到含探針通孔的晶片基板；

步驟三、將晶片基板放入含有金屬鹽溶液的電鍍槽中，接通電源，對探針通孔進行電鍍，控制電鍍的電壓為5μv~500mv，電鍍的電流為0.01μa~100ma，電鍍持續的時間為1~30min；

步驟四、待電鍍完成後，在25~85℃的溫度下進行真空乾燥1~10h，得到表面分布有刺狀凸起的納米金屬探針；

步驟五、在刺狀凸起及其周圍負載檢測病原體的抗體分子，然後進行封裝處理，即得到所述的納米晶片。

其中，載體基片為矽基片、石墨烯基片或碳化矽基片，其均為優異的晶片載體，為高精度的納米晶片提供重要基礎；絕緣膠層則起到絕緣鈍化作用，以便於納米金屬探針的製作；導電基層則用於電流的傳導和檢測連接。

需要說明的是，納米晶片製作過程中，電鍍的時間是關鍵，如果電鍍的時間過長，就無法得到含納米刺狀凸起的金屬探針結構；但電鍍的時間過短，金屬探針結構剛到納米級就停止「生長」，同樣無法得到所需的納米金屬探針。此外，對電鍍電壓/電流的控制也是極其重要，否則，電鍍電壓/電流過高或過低也無法得到所需的納米金屬探針。

作為本發明智能保險套的一種改進，步驟三中所述金屬鹽溶液由haucl4和hcl按體積比1：（1~10）混合而成，其中haucl4的濃度為5~100mmol/l，hcl的濃度為10~500mmol/l。金是電流的良好導體，因此，選擇納米金探針能夠有效提高檢測的靈敏度和精確度。

作為本發明智能保險套的一種改進，所述保險套本體包括套身、開口端和閉口端，所述套身、開口端和閉口端為一體成型結構，優選的，保險套本體採用天然乳膠製作。其中，智能監測模塊和電源模塊通過放置或者植入的方式置於保險套本體；優選的，將納米晶片放置或者植入保險套本體的套身和閉口端。

作為本發明智能保險套的一種改進，所述電源模塊為柔性薄膜電池，所述柔性薄膜電池為超薄鋰離子電池、聚合物軟包薄膜電池、柔性印刷線路（fcp）陶瓷鋰電池、超薄柔性flcb電池中的一種。

作為本發明智能保險套的一種改進，所述智能終端與雲端伺服器連接，所述智能終端為手機、電腦和可穿戴設備中的至少一種。本發明通過使智能終端與雲端伺服器連接，這樣可以將每次採集和分析的數據存儲到雲端伺服器，從而建立個人資料庫，為日後疾病診斷提供重要參考。

作為本發明智能保險套的一種改進，所述無線通信模塊為藍牙、rfid、z-wave、homerf、zigbee、uwb、nfc、irda和wi-fi中的至少一種。

作為本發明智能保險套的一種改進，所述智能監測模塊還包括傳感器，所述傳感器與所述數據採集模塊電性連接，所述傳感器為血氧心率傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、溼度傳感器、流量傳感器、速度傳感器和熱敏傳感器中的至少一種。傳感器用於感應人體體徵數據或人體運動數據；其中，人體體徵數據包括體溫、脈搏、呼吸、血壓、溫度等，人體運動數據包括速度、加速度、壓力等。因此，傳感器能夠靈敏地監測兩性性愛狀態下人體的各類生理體徵參數，通過智能終端記錄性愛次數及過程中各類指標參數，並對其進行大數據分析，反應兩性生活的健康指數、和諧程度、評估性福指數；為體弱多病者、中老年人提供必要的輔助性提示，對兩性生活中失衡的生理指標通過智能終端提出警示，防止兩性生活中的意外的發生，全面保障使用者健康。例如，在性愛時，智能保險套上的傳感器可以採集性愛時生殖器官的受壓狀態（如血管膨脹程度、陰莖的膨脹係數等）、溫度數據、心率血壓變化等信號，並將採集的數據通過無線通信模塊傳輸給智能終端，通過智能應用程式的一系列處理後在智能終端上顯示，從而實時控制性生活節奏。

本發明的有益效果在於：本發明不僅具有一般保險套的功能而且融合先進的電子科技技術，通過保險套本體內的納米晶片能夠在數分鐘甚至數秒鐘之內給出性病檢測結果，並能及時將檢測結果通過無線通信傳送到智能終端，得到專業的結果分析，從而讓使用者能夠及時知曉自己的健康狀況，以便進行及時的性病預防或治療；同時免去了平時到醫院進行性病檢查的麻煩，這極大地縮短了檢測和治療之間的間隔時間，使得使用者能夠快速、低成本地獲取診斷數據，而且相比於醫院常規的檢查，該納米晶片使得檢測更方便、更高效，其通過進行數據分析比較可以推斷出使用者的生理狀況，如果發現生理有異常時將會提醒使用者及時去醫院檢查治療，全面保障使用者健康，提升生活質量。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的工作流程圖。

圖3為本發明中納米晶片的結構示意圖。

圖4為本發明中納米晶片的縱向剖視圖。

圖5為本發明中納米晶片檢測病原體時的結構示意圖。

圖中：

1-保險套本體；

11-套身；12-開口端；13-閉口端；

2-智能監測模塊；

21-納米晶片；211-載體基片；212-導電基層；213-絕緣膠層；214-探針通孔；215-納米金屬探針；2151-金屬探針本體；21511-金屬柱體；21512-金屬基底；2152-刺狀凸起；2153-抗體分子；216-病原體分子；

22-傳感器；23-數據採集模塊；24-無線通信模塊；

3-電源模塊；

4-智能終端；

5-雲端伺服器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本發明及其有益技術效果進行詳細說明，但是，本發明的具體實施方式並不限於此。

如圖1~5所示，一種智能保險套，包括保險套本體1，保險套本體1內設置有智能監測模塊2、以及與智能監測模塊2電性連接的電源模塊3。

保險套本體1包括套身11、開口端12和閉口端13，保險套本體1由天然乳膠一體成型製作而成。其中，智能監測模塊2和電源模塊3通過放置或者植入的方式置於保險套本體1；優選的，將納米晶片21放置或者植入保險套本體1的套身11和閉口端13，以便於檢測。

智能監測模塊2包括能夠檢測性病的納米晶片21、與納米晶片21電性連接的數據採集模塊23、以及將採集數據向智能終端4傳送的無線通信模塊24，使智能終端4與雲端伺服器5連接，這樣可以將每次採集和分析的數據存儲到雲端伺服器5，從而建立個人資料庫，為日後疾病診斷提供重要參考。其中，智能終端4為手機、電腦和可穿戴設備中的至少一種；無線通信模塊24為藍牙、rfid、z-wave、homerf、zigbee、uwb、nfc、irda和wi-fi中的至少一種。

其中，納米晶片21包括載體基片211、設置於載體基片211的導電基層212、以及覆蓋於導電基層212的絕緣膠層213，絕緣膠層213開設有探針通孔214，探針通孔214設置有突出於絕緣膠層213表面的納米金屬探針215，納米金屬探針215包括金屬探針本體2151以及分布在金屬探針本體2151表面的刺狀凸起2152，刺狀凸起2152及其周圍附著有檢測病原體的抗體分子2153，抗體分子2153為dna分子和/或rna分子。

本發明的納米晶片21能夠進行實時的生殖器分泌液檢查，能夠在數分鐘甚至數秒鐘之內給出生殖器分泌液檢測結果；從而讓使用者能夠及時知曉自己的健康狀況，以便進行及時的性病預防或治療，同時免去了到醫院進行性病檢查的麻煩，這極大地縮短了檢測和治療之間的間隔時間，使得使用者能夠快速、低成本地獲取診斷數據，而且相比於醫院常規的檢查，該納米晶片21使得檢測更方便、更高效。

本發明中納米晶片21的檢測原理是：通過抗體分子2153吸引和捕獲可能在生殖器分泌液或人體私處中存在的細菌或病毒的病原體分子216，而納米金屬探針215則相當於微傳感器，當附著在其表面的抗體分子2153與病原體分子216相結合時，納米金屬探針215會產生電流，根據產生的電流的強弱來確定病原體分子216的類型。

因為所有的dna片段都有很好的特性，都可以選擇性地與另一段dna片段緊密結合。例如，通過設計併合成高度特異性的抗體分子2153，將該抗體分子2153附著在納米金屬探針215上，以此捕捉生殖器分泌液中存在的金黃色葡萄球菌的dna分子，當該抗體分子2153與金黃色葡萄球菌的dna分子結合時，納米金屬探針215就會產生電流。

需要說明的是，本發明可以在載體基片211的表面設置多個納米金屬探針215結構，在每個納米金屬探針215上吸附不同類型的抗體分子2153。這樣一來，在納米晶片21上只需一滴生殖器分泌液，就能分析多種病原體，而大多數方法一次僅能檢測一種病原體分子216。

發明人在研究過程中發現，一滴生殖器分泌液樣本中病原體分子216的數量水平與醫生用針頭取出的生殖器分泌液樣本相當。在這樣的情況下，一滴生殖器分泌液樣本的病原體分子216通常不到1000個，甚至更少。即使調整了病原體分子216的數量，使其在生殖器分泌液樣本中的數量達到百萬級別，檢測到的電流信號也比較微弱。通過刺狀凸起2152的分散作用，使得抗體分子2153周圍有更大的空間，攜帶著病原體分子216的液體流過這些空間也更容易，這樣，抗體分子2153和病原體分子216也就有多得多的機會彼此接觸，從而有效提高檢測的靈敏度和精確度。

作為本發明的優選方案，刺狀凸起及其周圍還附著有金屬分子釕。其中，金屬分子釕相當於放大器的作用，因為釕帶有一個單位的正電荷，因此能吸附在帶有一個負電荷的病原體分子216上；這樣，釕和病原體分子216的複合體很容易從納米金屬探針215上攫取電子，從而產生一股足以檢測出的電流。

作為本發明的優選方案，金屬探針本體2151包括設置於探針通孔214內的金屬柱體21511，以及突出於絕緣膠層213表面的半球形金屬基底21512，刺狀凸起2152分布在半球形金屬基底21512的表面。相比於方形結構，將金屬探針本體2151的表面設計成半球形結構，這樣能夠有效增加金屬探針的表面積，從而更有利於後續刺狀凸起2152的「生長」，以及抗體分子2153的附著和分散。

作為本發明的優選方案，刺狀凸起2152的高度為1~100nm。若刺狀凸起2152的高度過小，則無法起到有效分散抗體分子2153的作用；若刺狀凸起2152的高度過大，分散抗體分子2153效果不增反降，這樣不僅會增加製造成本，同時也會增加整個納米晶片21的體積。

作為本發明的優選方案，納米晶片21的製作方法包括以下步驟：

步驟一、對載體基片211進行表面清潔處理，然後依次塗覆導電基層212和光刻膠層，接著在紫外光的照射下進行曝光和顯影，並使用金屬蝕刻劑去除未曝光的導電基層212，以形成所需的電路圖形；其中，導電基層212為導電金屬層，優選為金層或銅層，光刻膠層優選su-8光刻膠；

步驟二、剝離光刻膠層，並進行清洗和乾燥處理，然後塗覆絕緣膠層213，並對絕緣膠層213進行打通孔處理，得到含探針通孔214的晶片基板；其中，絕緣膠層213為酚醛樹脂層、環氧樹脂層、聚醯亞胺樹脂層、聚酯樹脂層、聚苯醚樹脂層、氰酸酯樹脂層或聚四氟乙烯樹脂層；

步驟三、將晶片基板放入含有金屬鹽溶液的電鍍槽中，接通電源，對探針通孔214進行電鍍，控制電鍍的電壓為5μv~500mv，電鍍的電流為0.01μa~100ma，電鍍持續的時間為1~30min；

步驟四、待電鍍完成後，在25~85℃的溫度下進行真空乾燥1~10h，得到表面分布有刺狀凸起2152的納米金屬探針215；

步驟五、在刺狀凸起2152及其周圍負載檢測病原體的抗體分子2153，然後進行封裝處理，即得到的納米晶片21。

其中，載體基片211為矽基片、石墨烯基片或碳化矽基片，其均為優異的晶片載體，為高精度的納米晶片21提供重要基礎；絕緣膠層213則起到絕緣鈍化作用，以便於納米金屬探針215的製作；導電基層212則用於電流的傳導和檢測連接。

需要說明的是，納米晶片21製作過程中，電鍍的時間是關鍵，如果電鍍的時間過長，就無法得到含納米刺狀凸起2152的金屬探針結構；但電鍍的時間過短，金屬探針結構剛到納米級就停止「生長」，同樣無法得到所需的納米金屬探針215。此外，對電鍍電壓/電流的控制也是極其重要，否則，電鍍電壓/電流過高或過低也無法得到所需的納米金屬探針215。

作為本發明的優選方案，步驟三中金屬鹽溶液由haucl4和hcl按體積比1：（1~10）混合而成，其中haucl4的濃度為5~100mmol/l，hcl的濃度為10~500mmol/l。金是電流的良好導體，因此，選擇納米金探針能夠有效提高檢測的靈敏度和精確度。

作為本發明的優選方案，電源模塊3為柔性薄膜電池，柔性薄膜電池為超薄鋰離子電池、聚合物軟包薄膜電池、柔性印刷線路（fcp）陶瓷鋰電池、超薄柔性flcb電池中的一種。

作為本發明的優選方案，智能監測模塊2還包括傳感器22，傳感器22與數據採集模塊23電性連接，傳感器22為血氧心率傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、溼度傳感器、流量傳感器、速度傳感器和熱敏傳感器中的至少一種。傳感器22用於感應人體體徵數據或人體運動數據；其中，人體體徵數據包括體溫、脈搏、呼吸、血壓、溫度等，人體運動數據包括速度、加速度、壓力等。因此，傳感器22能夠靈敏地監測兩性性愛狀態下人體的各類生理體徵參數，通過智能終端4記錄性愛次數及過程中各類指標參數，並對其進行大數據分析，反應兩性生活的健康指數、和諧程度、評估性福指數；為體弱多病者、中老年人提供必要的輔助性提示，對兩性生活中失衡的生理指標通過智能終端4提出警示，防止兩性生活中的意外的發生，全面保障使用者健康。例如，在性愛時，智能保險套上的傳感器22可以採集性愛時生殖器官的受壓狀態（如血管膨脹程度、陰莖的膨脹係數等）、溫度數據、心率血壓變化等信號，並將採集的數據通過無線通信模塊24傳輸給智能終端4，通過智能應用程式的一系列處理後在智能終端4上顯示，從而實時控制性生活節奏。

根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還能夠對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發明並不局限於上述的具體實施方式，凡是本領域技術人員在本發明的基礎上所作出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬於本發明的保護範圍。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本發明構成任何限制。