可穿戴无创血糖传感器 PCB 场景化适配：手腕、手臂、手指的差异化设计

一、手腕式可穿戴无创血糖传感器 PCB：平衡柔性与续航

1. 场景核心需求

• 佩戴体验：适配手腕弧形（周长 15-20cm），PCB 需柔性（弯曲半径≥3mm），总厚度≤0.5mm（避免凸起硌手），重量≤5g；
• 性能需求：续航≥14 天（纽扣电池 CR2032，容量 220mAh），血糖检测精度误差≤8%，支持蓝牙无线传输（距离≥10 米）；
• 环境需求：耐受手腕活动弯曲（每天弯曲次数≥1000 次），抵抗汗液腐蚀（手腕出汗量中等）。

2. PCB 差异化设计方案

• 基材与形态：
  • 基材：双层 PI 柔性基材（厚度 0.08mm），外层铜箔 1oz（压延铜，延展性 18%），总厚度 0.4mm（含涂层）；
  • 尺寸：4cm×1.5cm（沿手腕周长方向设计，避免弯曲时受力集中），采用 “长条状布局”（模块沿长度方向排列）；
• 功能模块布局：
  • 电源模块（纽扣电池接口、LDO）：位于 PCB 一端（靠近手腕外侧，避免弯曲），电池接口铜箔宽度 1.2mm（承载 100mA 电流）；
  • 传感模块（近红外光源、光电二极管）：位于 PCB 中间（贴合手腕皮肤，检测区域无遮挡），预留 0.5cm×0.5cm 安装位（定位偏差≤0.05mm）；
  • 信号处理与无线模块（MCU、ADC、蓝牙）：位于 PCB 另一端（远离传感模块，减少数字噪声耦合），元件采用 0402 封装，MCU 用 CSP6（2mm×2mm）；
• 低功耗与柔性优化：
  • 电源线路：主电源线路宽 0.3mm（降低阻抗），分支线路宽 0.15mm，压降≤40mV；
  • 弯曲区域：PCB 中间传感模块两侧预留 1mm 空白区（无线路无元件），线路呈弧形（半径 3mm），避免弯曲断裂；
  • 表面处理：沉金（0.5μm）+ 硅氧烷涂层（8μm），耐汗液腐蚀，亲肤性好。

3. 实际案例效果

二、手臂贴片式可穿戴无创血糖传感器 PCB：超薄超轻与附着力

1. 场景核心需求

• 佩戴体验：贴片式设计（粘贴在手臂外侧），PCB 需超薄（厚度≤0.15mm）、超轻（重量≤2g），附着力强（粘贴 7 天无脱落）；
• 性能需求：续航≥7 天（超薄锂聚合物电池，容量 50mAh），检测频率 1 次 / 小时，信号传输用低功耗 LoRa（距离≥50 米，适配家庭环境）；
• 环境需求：耐受手臂轻微活动（弯曲半径≥10mm），抵抗汗液浸泡（手臂出汗量少）。

2. PCB 差异化设计方案

• 基材与形态：
  • 基材：单层 PI 柔性基材（厚度 0.05mm），铜箔 0.5oz（压延铜，延展性 20%），总厚度 0.12mm（含涂层）；
  • 尺寸：2.5cm×2cm（正方形，适配贴片外壳），采用 “中心对称布局”（模块围绕中心传感区排列）；
• 功能模块布局：
  • 传感模块（电化学电极）：位于 PCB 中心（直径 0.8cm），电极与 PCB 一体化设计（避免外接电极增加厚度）；
  • 电源模块（超薄电池、充电管理）：位于 PCB 边缘（宽度 0.3cm），电池厚度 0.1mm（容量 50mAh），充电线路宽 0.1mm（承载 50mA 电流）；
  • 信号处理与无线模块（低功耗 MCU、LoRa）：位于传感模块与电源模块之间，元件用 0201 封装（1.0mm×0.5mm），LoRa 模块用超微型封装（3mm×2mm）；
• 超薄与附着力优化：
  • 厚度控制：无过孔（采用单面布线），元件高度≤0.3mm（避免凸起影响粘贴）；
  • 表面处理：沉金（0.1μm，薄金降低厚度）+ 医用压敏胶涂层（厚度 5μm，附着力≥10N/2.5cm，符合 ISO 11339 标准）；
  • 弯曲设计：PCB 边缘做 0.5mm 圆角，避免粘贴时边角翘起。

3. 实际案例效果

三、手指夹式可穿戴无创血糖传感器 PCB：微型化与快速响应

1. 场景核心需求

• 佩戴体验：夹式设计（夹在手指末端），PCB 需微型化（尺寸≤1.5cm×1cm），刚性与柔性结合（手指接触部分柔性，其他部分刚性）；
• 性能需求：快速响应（检测时间≤30 秒），单次检测功耗低（≤1mAh，适配纽扣电池 CR1620，容量 70mAh），无无线传输（数据通过有线传输至主机）；
• 环境需求：耐受手指频繁开合（每天≥50 次），抵抗手指汗液（手指出汗量多）。

2. PCB 差异化设计方案

• 基材与形态：
  • 基材：刚柔结合 PCB，刚性部分用 FR-4（厚度 0.4mm，承载元件），柔性部分用 PI（厚度 0.07mm，接触手指），总尺寸 1.2cm×0.8cm；
• 功能模块布局：
  • 传感模块（近红外探头）：位于柔性部分（长度 0.5cm，贴合手指皮肤），探头与 PCB 焊接（无连接线，减少尺寸）；
  • 信号处理模块（高速 ADC、放大器）：位于刚性部分（0.7cm×0.8cm），元件用 0402 封装，ADC 用高速型号（转换时间≤10μs，实现快速检测）；
  • 电源模块（纽扣电池接口）：位于刚性部分一端（尺寸 0.3cm×0.8cm），电池型号 CR1620（直径 1.6cm，厚度 0.2cm），供电线路宽 0.2mm；
• 微型化与快速响应优化：
  • 布线设计：线宽 0.1mm，线距 0.1mm，采用激光钻孔（孔径 0.1mm，盲孔），提升布线密度；
  • 信号链路：模拟信号线路长度≤3mm（减少延迟），放大器与 ADC 间距≤2mm（快速传输信号）；
  • 表面处理：沉金（0.3μm）+ 耐磨涂层（5μm，手指频繁接触需耐磨）。