CN108614013A - 传感装置、哺乳内衣及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种传感装置、哺乳内衣及其制造方法，所述传感装置用于检测溶液中的离子浓度，其包括第一衬底、第二衬底、传感层及两个电极。第一衬底，其材料包括纤维素。第二衬底位于第一衬底上。传感层位于第二衬底上。两个电极分开配置于传感层上，以暴露出传感层，使溶液接触传感层，以测量溶液的电阻值，而经换算为溶液中的离子的浓度。本发明的传感装置具有测量溶液中离子浓度的功能及易于整合至非平面衬底上的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感装置及其制造方法，且尤其涉及一种运用于哺乳内衣的传感装置、哺乳内衣及其制造方法。
背景技术
妇女在哺乳阶段时，若没有做好清洁的动作或是未排空乳汁的话，容易导致乳腺管阻塞或是乳腺炎，使得乳房会有红肿、发硬、疼痛或者发热等症状。
目前已有研究将温度传感器设置于女性内衣中，以检测局部体温异常上升的现象。然而，通常体温异常上升时乳腺管已堵塞或乳腺已有发炎的症状，故无法预防上述的症状。因此，如何有效预防乳腺管阻塞或乳腺发炎的症状，实为目前业界研发人员亟待解决的议题之一。
发明内容
本发明提供一种传感装置及其制造方法，其具有测量溶液中离子浓度的功能及易于整合至非平面衬底上的特性。
本发明提供一种哺乳内衣传感装置及其制造方法，其具有监测乳汁中离子浓度的功能，以有效预防乳腺管阻塞或乳腺发炎的症状。
本发明提供一种传感装置，适用于检测溶液中的离子浓度，其包括第一衬底、第二衬底、传感层及两个电极。第一衬底，其材料包括纤维素。第二衬底位于第一衬底上。传感层位于第二衬底上。两个电极分开配置于传感层上，以暴露出传感层，使溶液接触传感层，以测量溶液的电阻值，经换算后可得溶液中的离子浓度。
在本发明的一实施例中，还包括绝缘层，位于第二衬底与传感层之间。
在本发明的一实施例中，还包括保护层，覆盖于两个电极的顶面与侧壁。
在本发明的一实施例中，上述离子包括钠离子、钾离子、或其组合。
在本发明的一实施例中，上述钠离子的浓度范围在10mmol/L与25mmol/L之间。
在本发明的一实施例中，上述钾离子的浓度范围在5mmol/L与20mmol/L之间。
在本发明的一实施例中，上述传感层的材料包括金属氧化物。
在本发明的一实施例中，上述传感层的材料包括氧化锡、氧化锌、氧化钨、氧化钛、氧化铁、氧化锆、氧化铟锡、氧化铟锌或其组合。
本发明提供一种哺乳内衣，适用于检测乳汁中的离子浓度，其包括两个罩杯部、连接部、两个溢乳垫及两个上述传感装置。两个罩杯部分别配置在对应于人体乳房的位置。连接部连接于两个罩杯部之间。两个溢乳垫分别位于两个罩杯部的内侧。两个上述传感装置分别配置于两个溢乳垫上。
在本发明的一实施例中，还包括传输装置，位于连接部的内侧，其中传输装置用以输出两个传感装置的数据。
本发明提供一种适用于检测溶液中离子浓度的传感装置的制造方法，包括以下步骤。提供第一衬底，其中第一衬底的材料包括纤维素。在第一衬底上形成第二衬底。在第二衬底上形成传感层。在传感层上形成彼此分离的两个电极，以暴露出传感层，使溶液接触传感层，以测量溶液的电阻值，经换算后可得溶液中的离子浓度。
在本发明的一实施例中，上述提供第一衬底、第二衬底、传感层以及两个电极的形成方法，其形成方法包括3D打印。
在本发明的一实施例中，形成上述传感层的步骤之前包括在第二衬底上形成绝缘层，其中绝缘层的位置位于第二衬底与传感层之间。
在本发明的一实施例中，形成上述两个电极之后还包括形成保护层，其中保护层覆盖两个电极的顶面与侧壁。
本发明提供一种适用于检测乳汁中离子浓度的哺乳内衣的制造方法，包括以下步骤。将两个溢乳垫分别配置在哺乳内衣的两个罩杯部的内侧上，其中两个罩杯部分别位在对应于人体乳房的位置。分别在两个溢乳垫上进行上述传感装置的制造方法，以形成两个传感装置。
在本发明的一实施例中，还包括连接于两个罩杯部之间的连接部的内侧上配置传输装置，其中传输装置用以输出两个传感装置的数据。
基于上述，本发明的传感装置可以采用例如是以3D打印法制得，故易于将此传感装置形成于非平面的衬底上。另外，本发明的传感装置具有测量溶液中电阻值的功能，经换算可得知溶液中的离子浓度，因此，本发明将此传感装置整合至哺乳内衣中，以便随时监测乳汁中钠离子或钾离子的浓度，使得妇女在哺乳阶段能知道何时要进行清洁或是排空乳汁，以有效预防乳腺管阻塞或乳腺炎的症状。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为依照本发明一实施例的传感装置的剖面示意图。
图2为依照本发明另一实施例的传感装置的剖面示意图。
图3为依照本发明一实施例的哺乳内衣的示意图。
图4为依照本发明一实施例的溢乳垫示意图。
附图标号说明：
100：传感装置；
102：第一衬底；
104：第二衬底；
106：绝缘层；
108：传感层；
110：电极；
112：开口；
114：保护层；
116：修饰层；
200：哺乳内衣；
202：罩杯部；
204：连接部；
206：溢乳垫；
206a：接触层；
206b：吸收层；
206c：防水层；
208：传输装置。
具体实施方式
图1为依照本发明一实施例的传感装置的剖面示意图。
请参照图1，本发明一实施例的传感装置100包括第一衬底102、第二衬底104、绝缘层106、传感层108、两个电极110以及保护层114。第一衬底102例如是柔性衬底。在一些实施例中，第一衬底102的表面是平面。在另一些实施例中，第一衬底102的表面是非平面。举例而言，第一衬底102的表面可以是曲面、凹面、凹凸表面、斜面或其组合的表面。第一衬底102的形成方法包括压印法(imprinting)、真空抽滤法、3D打印法或其组合。在其他实施例中，第一衬底102可以是具有孔洞的多孔材料。举例而言，第一衬底102的材料可以是纤维素(cellulose)如纳米纤维素、聚对苯二甲酸乙烯酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚苯二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate；PEN)、聚酰亚胺(polyimide；PI)或其组合。
第二衬底104可选择地位于第一衬底102上。在一些实施例中，传感装置100可具有第二衬底104。在另一些实施例中，传感装置100可不具有第二衬底104。第二衬底104的材料与第一衬底102材料不同，第二衬底104的材料例如是金属、聚合物、硅层或其组合。第二衬底104的形成方法例如是化学气相沉积法(CVD)、3D打印法(3D printing)、喷墨打印法(InkJet Printing)或其组合。
在第一衬底102是多孔材料的实施例中，第二衬底104可延伸至第一衬底102的孔洞中。如此一来，可增加第一衬底102与第二衬底104之间的附着力，以提升传感装置100的稳定性。
绝缘层106位于第二衬底104上，以隔绝水气，并预防粉尘入侵所造成的短路问题。另外，绝缘层106也可预防离子/金属离子污染。更具体地说，当传感装置100对含有钠离子、钾离子等离子或金属离子的溶液进行检测时，绝缘层106可使得溶液中的离子不易进入第二衬底104或第一衬底102中，故可避免离子/金属离子的污染，使得传感装置100具有良好的耐用性。绝缘层106可以是单层或是多层。绝缘层106的材料可以是无机材料或是有机材料。无机材料可以是氧化物、氮化物、氮氧化物或其组合，例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合。有机材料可以是四乙氧基硅烷(tetraethyl orthosilicate；TEOS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate；PMMA)或其组合。绝缘层的形成方法例如是化学气相沉积法、3D打印法、喷墨打印法或其组合。
传感层108位于绝缘层106上。传感层108的材料可例如是金属氧化物。举例而言，金属氧化物可以是氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化钨(WO3)、氧化钛(TiO2)、氧化铁(Fe2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或其组合。传感层108的形成方法例如是化学气相沉积法、3D打印法、喷墨打印法或其组合。
两个电极110分开配置于传感层108上，以暴露出传感层108。如此一来，待测溶液可由两个电极110之间的开口112进入并与传感层108的表面接触，因此，通过测量两个电极110之间的电阻、导电度、电流、电压等变化可以推算此待测溶液中离子浓度的变化。在本实施例中，传感装置100是通过测量电阻或是导电度来推算溶液中钠离子及钾离子的浓度，但本发明不以此为限。在一示范实施例中，传感装置100可测量的钠离子浓度范围在10毫摩尔/升(mmol/L)与25mmol/L之间；钾离子浓度范围在5mmol/L与20mmol/L之间。
在另一实施例中，还可以在两个电极110之间的传感层108上设置修饰层116(如图2所示)，以提升传感装置100的选择性(selectivity)。举例而言，修饰层116可以是离子选择层。更具体地说，离子选择层可以是具有带负电的膜层，使得溶液中带负电的离子(例如氯离子)不易靠近传感层108的表面，因此，传感层108可以针对带正电的离子(例如钠离子或钾离子)进行检测，以提升传感装置100的选择性。修饰层116的材料可以是甲壳素(chitosan)或其组合。修饰层116的形成方法可以是3D打印法、喷墨打印法、滴涂法或其组合。
保护层114覆盖于两个电极110的顶面与外侧壁，以防止电极110刮伤。在一实施例中，保护层114也可选择地覆盖于电极110的内外两侧壁。在本实施例中，保护层114不仅覆盖了电极110的顶面与外侧壁，其也覆盖了传感层108、绝缘层106、第二衬底104的两侧壁以及第一衬底102的顶面，但本发明不以此为限。保护层114的材料可以是聚酰亚胺(polyimide；PI)、氮化硅(SiN)或其组合。保护层114的形成方法例如是3D打印法、喷墨打印法或其组合。上述所谓的“电极110的外侧壁”表示电极110的两侧壁中远离开口112的一侧壁。
值得注意的是，溶液的温度与其相对的电阻值或是导电度有关。换句话说，相同溶液在不同温度下其电阻值与导电度并不相同。因此，在一实施例中，当第二衬底104为温度传感层时，在温度与电阻值的关系为已知的情况下，即可精准地检测当时温度下的电阻值，以避免温度变化所导致的误差。
请继续参照图1，本发明一实施例的传感装置100的制造方法包括以下步骤。提供第一衬底102。在第一衬底102上依序形成第二衬底104、绝缘层106、传感层108以及彼此分离的两个电极110。彼此分离的两个电极110暴露部分传感层108，使溶液可以接触传感层的表面，以测量此溶液的电阻值，而经换算为此溶液中的离子浓度。另外，在电极110上还可以形成保护层114，以覆盖电极110的顶面与外侧壁。
在一实施例中，提供第一衬底102的方法、形成第二衬底104的方法、形成传感层108的方法、形成绝缘层106的方法、形成电极110的方法以及形成保护层114的方法为3D打印法、喷墨打印法或其组合，其中3D打印法或喷墨打印法易于将第一衬底102、第二衬底104、绝缘层106、传感层108、电极110以及保护层114形成在曲面、凹面、斜面、其组合或类似的表面上，此为现有半导体制造方法所难以达成。
另外，本发明可以通过3D打印法来形成传感装置100，因此传感装置100易于形成在各式各样的衬底上，其具有广泛的应用性。本发明将此传感装置100应用于哺乳内衣中，通过监测乳汁中的离子浓度，以及早发现乳腺管阻塞或是乳腺炎的征兆，但本发明不以此为限。举例而言，此传感装置100也可应用于一般内衣中，通过监测乳房的体表温度，以及早发现乳癌的征兆。
图3为依照本发明一实施例的哺乳内衣的示意图。
请参照图3，本发明一实施例的哺乳内衣200包括两个罩杯部202、连接部204、两个溢乳垫206以及传感装置100。两个罩杯部202分别配置在对应于人体乳房的位置。罩杯部202的材料可例如是含氟纤维、聚氨基甲酸酯系树脂、耐龙纤维或其组合。
连接部204位于两个罩杯部202之间，其用以连接两个罩杯部202。在一实施例中，还可在连接部204上设置传输装置208，以输出传感装置100所测量的数据。传输装置208可例如是无线传输装置。举例而言，无线传输装置可以是蓝牙(Bluetooth)、无线个域网、紫蜂(Zigbee)、超宽带(UWB)或其组合。在本实施例中，传输装置208位于连接部204的内侧，但本发明不以此为限。举例而言，传输装置208也可位于连接部204的外侧或是哺乳内衣200的其他位置。上述所谓的“连接部204的内侧”表示连接部204靠近肌肤的一侧。上述所谓的“连接部204的外侧”表示连接部204远离肌肤的一侧。
溢乳垫206分别位于两个罩杯部202的内侧。在一实施例中，溢乳垫206包括接触层206a、吸收层206b以及防水层206c(如图4所示)。更具体地说，接触层206a与乳房肌肤接触，其可以是具有透气性好的材质，例如是不织布、聚酯纤维或纯棉纤维。吸收层206b位于接触层206a与防水层206c之间，其可以是具有吸水性良好的材质，以吸收溢出的乳汁。举例而言，吸收层206b的材质可以是纸浆、高分子吸收体或其组合。防水层206c可以是液体无法渗透的材质，以避免乳汁往外浸湿内衣造成污损。举例而言，防水层206c可以是聚乙烯防水膜。
传感装置100可选择地设置于溢乳垫206中的接触层206a、吸收层206b或是防水层206c上，本发明不以此为限。在一实施例中，传感装置100可设置于溢乳垫206的吸水层206b上，使得传感装置100不会直接与乳房肌肤接触，而造成使用者有不良的触感。
传感装置100分别位于两个溢乳垫206上，以检测乳汁的电阻或导电度来推算乳汁中的离子浓度。因此，哺乳内衣200可随时监测乳汁中离子的浓度，使得妇女在哺乳阶段能知道何时要进行清洁或是排空乳汁，以有效预防乳腺管阻塞或乳腺炎的症状。更具体地说，乳汁中的钠离子浓度范围在10mmol/L与25mmol/L之间；乳汁中的钾离子浓度范围在5mmol/L与20mmol/L之间；钠离子浓度与钾离子浓度的比值小于0.6(Na+/K+＜0.6)为正常状况，而钠离子浓度与钾离子浓度的比值大于1(Na+/K+＞1)为不正常状况，此时可能已有乳腺管阻塞或是乳腺发炎的征兆，需尽快进行清洁或是排空乳汁。
溢乳垫206上可以设置多数个传感装置100，以提升传感装置100的准确度。溢乳垫206可选择地均匀分布在溢乳垫206上或是集中设置在溢乳垫206上与乳汁分泌处相对应的位置，本发明不以此为限。
值得注意的是，人体汗水与乳汁的离子浓度范围不同，故可避免相互干扰的问题。更具体地说，人体汗水的钠离子浓度范围在26mmol/L与44mmol/L之间；人体汗水的钾离子浓度范围在5.1mmol/L与8.2mmol/L之间；生理食盐水(0.9克NaCl溶于1公升水中)的钠离子浓度为154mmol/L。由此可知，乳汁中的钠离子及钾离子的浓度范围与汗水及生理食盐水皆不同，故哺乳内衣200可准确地判断是否有乳腺管阻塞或是乳腺发炎的征兆，而不会受到汗水或是生理食盐水的影响。
请继续参照图2，本发明一实施例的哺乳内衣200的制造方法包括以下步骤。提供哺乳内衣200。将两个溢乳垫206分别覆盖于哺乳内衣200的两个罩杯部202的内侧上，其中两个罩杯部202分别位在对应于人体乳房的位置。分别在两个溢乳垫206上形成传感装置100。在连接于两个罩杯部202之间的连接部204上形成传输装置208，其中传输装置208用以输出传感装置100的数据。
值得注意的是，在本实施例中，形成传感装置100的方法为3D打印法、喷墨打印法或其组合。因此，可易于将传感装置100形成于哺乳内衣200中非平面的溢乳垫206上，此为现有半导体制造方法所难以达成。
综上所述，本发明是通过3D打印法来形成传感装置，故易于将传感装置形成于哺乳内衣中非平面的溢乳垫上。此外，本发明的传感装置具有测量溶液中电阻值或是电导度的功能，并经换算可得知溶液中的离子浓度。因此，将此传感装置整合至哺乳内衣中，可随时监测乳汁中钠离子或钾离子的浓度，使得妇女在哺乳阶段能知道何时要进行清洁或是排空乳汁，以有效预防乳腺管阻塞或乳腺炎的症状。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (16)
1.一种传感装置，用于检测溶液中的离子浓度，所述传感装置包括：
第一衬底，其材料包括纤维素；
第二衬底，位于所述第一衬底上；
传感层，位于所述第二衬底上；以及
两个电极，分开配置于所述传感层上，以暴露出所述传感层，使所述溶液接触所述传感层，以测量所述溶液的电阻值，而经换算为所述溶液中的所述离子的浓度。
2.根据权利要求1所述的传感装置，还包括绝缘层，位于所述第二衬底与所述传感层之间。
3.根据权利要求1或2所述的传感装置，还包括保护层，覆盖所述两个电极的顶面与侧壁。
4.根据权利要求1或2所述的传感装置，其中所述离子包括钠离子、钾离子或其组合。
5.根据权利要求4所述的传感装置，其中所述钠离子的浓度范围在10mmol/L与25mmol/L之间。
6.根据权利要求4所述的传感装置，其中所述钾离子的浓度范围在5mmol/L与20mmol/L之间。
7.根据权利要求1或2所述的传感装置，其中所述传感层的材料包括金属氧化物。
8.根据权利要求7所述的传感装置，其中所述金属氧化物包括氧化锡、氧化锌、氧化钨、氧化钛、氧化铁、氧化锆、氧化铟锡、氧化铟锌或其组合。
9.一种哺乳内衣，适用于检测乳汁中的离子浓度，所述哺乳内衣包括：
两个罩杯部，分别配置在对应于人体乳房的位置；
连接部，连接于所述两个罩杯部之间；
两个溢乳垫，分别位于所述两个罩杯部的内侧；以及
两个如根据权利要求1至8中任一项所述的传感装置，分别配置于所述两个溢乳垫上。
10.根据权利要求9所述的哺乳内衣，还包括传输装置，位于所述连接部的内侧，其中所述传输装置用以输出所述两个传感装置的数据。
11.一种传感装置的制造方法，所述传感装置适用于检测溶液中的离子浓度，所述传感装置的制造方法包括：
提供第一衬底，其中所述第一衬底的材料包括纤维素；
在所述第一衬底上形成第二衬底；
在所述第二衬底上形成传感层；以及
在所述传感层上形成彼此分离的两个电极，以暴露出所述传感层，使所述溶液接触所述传感层，以测量所述溶液的电阻值，而经换算为所述溶液中的所述离子的浓度。
12.根据权利要求11所述的传感装置的制造方法，其中提供所述第一衬底的方法、形成所述第二衬底的方法、形成所述传感层的方法以及形成所述两个电极的方法包括3D打印。
13.根据权利要求11或12所述的传感装置的制造方法，其中在形成所述传感层的步骤之前还包括：
在所述第二衬底上形成绝缘层，其中所述绝缘层位于所述第二衬底与所述传感层之间。
14.根据权利要求11或12所述的传感装置的制造方法，其中在形成所述两个电极之后还包括：
形成保护层，所述保护层覆盖所述两个电极的顶面与侧壁。
15.一种哺乳内衣的制造方法，所述哺乳内衣适用于检测乳汁中的离子浓度，所述哺乳内衣的制造方法包括：
将两个溢乳垫分别配置在所述哺乳内衣的两个罩杯部的内侧上，其中所述两个罩杯部分别位在对应于人体乳房的位置；
分别在所述两个溢乳垫上进行如根据权利要求11至14中任一项所述的传感装置的制造方法，以形成两个传感装置。
16.根据权利要求15所述的哺乳内衣的制造方法，还包括：
在连接于所述两个罩杯部之间的连接部的内侧上配置传输装置，其中所述传输装置用以输出所述两个传感装置的数据。
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