CN207396401U - 湿度传感器及具有其的可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种湿度传感器及具有其的可穿戴设备，其中，湿度传感器包括：纺织基布；导电面料，导电面料包括第一导电面料和第二导电面料，第一导电面料和第二导电面料间隔设置在纺织基布上。通过本实用新型提供的技术方案，能够解决现有技术中的湿度传感器的耐水洗性、耐久性和稳定性差的问题。并且可以在降低工艺复杂性的前提下，提高湿度传感器的灵敏度，覆盖更大的检测区域。

Description

湿度传感器及具有其的可穿戴设备

技术领域

本实用新型涉及可穿戴设备技术领域，具体而言，涉及一种湿度传感器及具有其的可穿戴设备。

背景技术

用于可穿戴设备的湿度传感器鲜有报道，现有技术中通常是将金属电极或者金属薄片嵌入、电镀或丝印到纺织品上，从而进行湿度的检测，这些传感器硬度偏大，不够柔软舒适，因此服用性能较差，更难以保证水洗性能。另外，专利CN201110412883.3采用缝纫或者编织两根平行的导电纱线作为电极，此类传感器具有较好的服用性能，但采用导电纱线作为电极无法保证其水洗性能，而且传感器的耐久性和稳定性存在一定的隐患。

实用新型内容

本实用新型提供一种湿度传感器及具有其的可穿戴设备，以解决现有技术中的湿度传感器的耐水洗性、耐久性和稳定性差的问题。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种湿度传感器，包括：纺织基布；导电面料，导电面料包括第一导电面料和第二导电面料，第一导电面料和第二导电面料间隔设置在纺织基布上。

进一步地，第一导电面料与第二导电面料分别位于纺织基布的两侧。

进一步地，第一导电面料沿纺织基布的厚度方向的投影与第二导电面料沿纺织基布的厚度方向的投影具有重叠区域。

进一步地，第一导电面料为长条形，和/或第二导电面料为长条形。

进一步地，纺织基布为无纺布，或针织布，或机织布，或编织物。

进一步地，纺织基布为亲水材料。

进一步地，导电面料为含有金属成分的面料。

进一步地，导电面料为导电聚合物。

进一步地，导电面料为石墨烯与聚氨酯复合材料，或纳米碳管与硅胶复合材料，或炭黑与SEBS复合材料。

进一步地，导电面料通过热压，或缝纫，或刺绣，或粘接固定在纺织基布上。

进一步地，湿度传感器还包括：第一纺织面料，与纺织基布连接，第一导电面料被包裹在第一纺织面料与纺织基布之间；第二纺织面料，与纺织基布连接，第二导电面料被包裹在第二纺织面料与纺织基布之间。

进一步地，第一导电面料与第一纺织面料位于纺织基布的一侧，第二导电面料与第二纺织面料位于纺织基布的另一侧；其中，第一纺织面料为透水材料，和/或第二纺织面料为防水材料，和/或纺织基布为亲水材料。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种可穿戴设备，包括湿度传感器，其中，湿度传感器为上述提供的湿度传感器。

应用本实用新型的技术方案，在纺织基布上间隔设置第一导电面料和第二导电面料，这样当纺织基布上吸收液体后液体可将第一导电面料和第二导电面料连通，从而可以形成导电通路，通过测量第一导电面料和第二导电面料之间的电阻值并经过计算便可计算出液体的量或湿度值。由于导电面料的表面积较大，韧性等力学性能较好，能承受较大的力和较多次数的变形，因此在水洗及使用过程中不易损坏。所以，本实用新型提供的湿度传感器具有优良的耐水洗性、耐久性和稳定性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例一提供的湿度传感器的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例二提供的湿度传感器的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例三提供的湿度传感器的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例四提供的湿度传感器的结构示意图；

图5示出了在使用湿度传感器时导通电阻与液体体积之间的关系曲线图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、纺织基布；21、第一导电面料；22、第二导电面料；31、第一纺织面料；32、第二纺织面料。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的实施例一提供了一种湿度传感器，包括纺织基布10和导电面料。其中，导电面料包括第一导电面料21和第二导电面料22，第一导电面料21和第二导电面料22间隔设置在纺织基布10上。

应用本实施例的技术方案，在纺织基布10上间隔设置第一导电面料21和第二导电面料22，这样当纺织基布10上吸收液体后液体可将第一导电面料21和第二导电面料22连通，从而可以形成导电通路，通过测量第一导电面料21和第二导电面料22之间的电阻值并经过计算便可计算出液体的量或湿度值。由于导电面料的表面积较大，韧性等力学性能较好，能承受较大的力和较多次数的变形，因此在水洗及使用过程中不易损坏。所以，本实施例提供的湿度传感器具有优良的耐水洗性、耐久性和稳定性。

导电面料中的第一导电面料21和第二导电面料22可以根据需要设置为不同的形状，可以是两块相互不接触的任意形状，比如多边形、波浪线包络形、任意曲边形或者艺术图案等。由于第一导电面料21和第二导电面料22互不接触，在干燥的环境中，它们之间的电阻值为无穷大。由于汗液、尿液等人体所排出的液体具有一定的导电能力，所以其可作为第一导电面料21和第二导电面料22之间的桥梁。当这些液体覆盖了第一导电面料21和第二导电面料22之间的位置，即可形成连通并开始导电，其电阻值不再是无穷大，而是液体含量的一个函数。如图5所示，当液体覆盖面积越大、湿度越大，第一导电面料21和第二导电面料22之间的电阻值就越小。如果液体的导电能力已知，且电极之间的距离已知，图案已知，就可以计算出液体的量。

在本实施例中，可通过改变导电面料的导电能力、导电面料的排列模式、第一导电面料21和第二导电面料22之间的有效距离以及纺织基布10或导电面料的亲水性能来调节该湿度传感器的灵敏度。其中，第一导电面料21和第二导电面料22可采用直线、曲线回绕、自旋线形、螺旋线形、梳状线形、回型自开线形、圆形自开线形等形状或形式进行排列。例如，缩短第一导电面料21和第二导电面料22之间的有效距离，或提高纺织基布10与导电面料的亲水性能，或提高导电面料的导电能力，均可提高湿度传感器的灵敏度。

在本实施例中，可以将第一导电面料21和第二导电面料22设置在纺织基布10的同一侧，也可以将第一导电面料21和第二导电面料22设置在纺织基布10的两侧。将第一导电面料21与第二导电面料22分别设置在纺织基布10的两侧可以更好地防止两者接触，避免在干燥情况下形成连通通路，从而可以提高湿度传感器的可靠性。

导电面料可以根据需要设置在纺织基布10的不同位置，例如实施例一中，第一导电面料21沿纺织基布10的厚度方向的投影与第二导电面料22沿纺织基布10的厚度方向的投影之间具有间隙。此时，第一导电面料21与第二导电面料22之间的有效距离为两者边缘线之间的最小距离。

如图2所示，在本实用新型的实施例二中，第一导电面料21沿纺织基布10的厚度方向的投影与第二导电面料22沿纺织基布10的厚度方向的投影具有重叠区域。此时，第一导电面料21与第二导电面料22之间的有效距离为纺织基布10的厚度。如此设置，可以提高湿度传感器对液体进行检测的灵敏度。而且，增加第一导电面料21与第二导电面料22的重叠区域的面积可以扩大有效检测区域，提高湿度传感器的检测范围。

在本实施例中，第一导电面料21与第二导电面料22分别位于纺织基布10的两侧，这样可以避免两者意外导通。而且，如此设置还能够在降低工艺复杂性的前提下，对第一导电面料21与第二导电面料22之间的有效距离和覆盖面积进行优化设计。

在本实施例中，纺织基布10可以采用无纺布，或针织布，或机织布，或编织物。这样可以有多种选择，在制造湿度传感器时可根据性能和成本的需要进行针对性选择。

为了提高湿度传感器的灵敏性，可以将纺织基布10设置为亲水材料，其成分可以为棉、毛、丝、麻等天然纤维，或者锦纶、涤纶、腈纶、粘胶等人造纤维，亦可以既含有天然纤维也含有人造纤维。作为优选，纺织基布为机织布或无纺布，具体为亲水性较好的棉布或涤棉布、超细化纤长丝无纺布或者亲水处理的化纤无纺布。这样一方面可以保证纺织基布10的亲水性能，另一方面可以提高纺织基布10的耐水洗性和可靠性，从而可以提高湿度传感器的灵敏性和可靠性。

在本实施例中，导电面料为含有金属成分的面料，优选地，导电面料为镀铜面料，或镀银面料，或镀金面料，或镀铜镍面料。如此设置，可通过面料上的金属成分实现导电作用。其中，导电面料中作为基体的面料可以采用与纺织基布10相同的材料。优选地，可以将导电面料设置为镀银面料，因为银的导电性能较好，这样可以提高湿度传感器的灵敏性。

导电面料的材料还可以采用导电聚合物，由于导电聚合物本身就具有导电性能，因此可以在满足水洗性能的前提下便于导电材料的加工。优选地，导电面料为聚吡咯，这样可以提高湿度传感器的灵敏性。

在本实施例中，还可以采用导电复合材料制作导电面料，优选地，导电面料为石墨烯与聚氨酯复合材料，或纳米碳管与硅胶复合材料，或炭黑与SEBS复合材料。如此设置可以提高导电面料的导电性能，从而提高湿度传感器的灵敏性。其中，SEBS是指以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。

导电面料中的第一导电面料21和第二导电面料22可采用热压，或缝纫，或刺绣，或粘接等工艺固定在纺织基布10上。如此设置，一方面可以保证导电面料与纺织基布10连接的可靠性，另一方面可以丰富湿度传感器制造形式，从而在满足水洗性能与可靠性能的前提下，丰富产品的形式。

如图3所示，在本实用新型的实施例三中，第一导电面料21为长条形，和/或第二导电面料22为长条形。将第一导电面料21或第二导电面料22设置为长条形，可以在加大检测区域的同时减少导电面料的材料用量，从而可以降低湿度传感器的制造成本。长条形的长度、宽度和延伸方向可根据检测区域的需要进行相应的设置。

如图4所示，在本实用新型的实施例四中，湿度传感器还包括第一纺织面料31，第一纺织面料31与纺织基布10连接，第一导电面料21被包裹在第一纺织面料31与纺织基布10之间。通过设置第一纺织面料31可以对第一导电面料21起到封装的作用，这样一方面可以对第一导电面料21起到保护的作用，可进一步提高湿度传感器的耐水洗性和可靠性，另一方面可以防止第一导电面料21上，尤其是边部的纤维伸出而与第二导电面料22发生接触，从而可以提高湿度传感器的可靠性。而且，这样还可以提高第一导电面料21的抗氧化性。

相应地，湿度传感器还可以包括第二纺织面料32，第二纺织面料32与纺织基布10连接，第二导电面料22被包裹在第二纺织面料32与纺织基布10之间。通过设置第二纺织面料32可以对第二导电面料22起到封装的作用，这样一方面可以对第二导电面料22起到保护的作用，可进一步提高湿度传感器的耐水洗性和可靠性，另一方面可以防止第二导电面料22上，尤其是边部的纤维伸出而与第一导电面料21发生接触，从而可以提高湿度传感器的可靠性。而且，这样还可以提高第二导电面料22的抗氧化性。

具体地，在本实施例中，湿度传感器包括第一纺织面料31和第二纺织面料32，并且第一导电面料21与第一纺织面料31位于纺织基布10的一侧，第二导电面料22与第二纺织面料32位于纺织基布10的另一侧。如此设置可以有效地防止第一导电面料21与第二导电面料22发生接触，从而提高湿度传感器的可靠性。第一纺织面料31可以设置为透水材料，第二纺织面料32可以设置为防水材料，纺织基布10可以设置为亲水材料。这样可以根据使用环境的需要实现相应的功能。例如，将第一纺织面料31设置为透水材料，并将第二纺织面料32设置为防水材料，并将纺织基布10设置为亲水材料，这样可将该湿度传感器应用于智能床垫、智能尿不湿等产品中。这样使实现汗液、尿液的监测与反馈，例如可用于儿童的照顾、病人的护理，以及时采用相应的措施。

本实用新型的实施例四提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括湿度传感器，其中，湿度传感器为上述提供的湿度传感器。应用本实施例的技术方案，在纺织基布10上间隔设置第一导电面料21和第二导电面料22，这样当纺织基布10上吸收液体后液体可将第一导电面料21和第二导电面料22连通，从而可以形成导电通路，通过测量第一导电面料21和第二导电面料22之间的电阻值并经过计算便可计算出液体的量或湿度值。由于导电面料的表面积较大，韧性等力学性能较好，能承受较大的力和较多次数的变形，因此在水洗及使用过程中不易损坏。所以，本实施例提供的穿戴设备具有优良的耐水洗性、耐久性和稳定性。该可穿戴设备可以为智能床垫、智能尿不湿、智能出汗监测服、失禁人士监护服可穿戴电子设备。

本实用新型提供的湿度传感器具有以下优点：结构简单，加工简易，形式多样；灵敏度可调节；轻薄，稳定，可良好的嵌入到纺织品中；可弯折，具有良好的服用性能；可多次水洗重复使用，性能稳定可靠，经济适用；导电面料电极易与外部电路形成稳定的电连接，克服了电路的接线问题；可以在降低工艺复杂性的前提下，大幅提高湿度传感器的灵敏度，有效覆盖更大的检测区域。本实用新型采用导电面料作为电极，克服了现有技术中将导电纱线作为电极存在的耐水洗性差、耐久性差和稳定性差的缺点。该湿度传感器具有优良的抗氧化性和耐水洗性，可多次重复使用，具有良好的应用前景。而且，本实用新型中的导电面料可分布在纺织基布的两面，这样电极的尺寸和排布方式更加自由，设计形式更为多样，更容易对第一导电面料和第二导电面料之间的有效距离和覆盖面积进行优化，从而大幅提高湿度传感器的灵敏度，进而有效地覆盖更大的检测区域。并且能够保持第一导电面料和第二导电面料相互独立，有效避免两者意外导通。而且，本实用新型采用热压或车缝的方式将电极施加在纺织基布上，加工简单，可实施性强。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

Claims (13)

1.一种湿度传感器，其特征在于，包括：

纺织基布(10)；

导电面料，所述导电面料包括第一导电面料(21)和第二导电面料(22)，所述第一导电面料(21)和所述第二导电面料(22)间隔设置在所述纺织基布(10)上。

2.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述第一导电面料(21)与所述第二导电面料(22)分别位于所述纺织基布(10)的两侧。

3.根据权利要求2所述的湿度传感器，其特征在于，所述第一导电面料(21)沿所述纺织基布(10)的厚度方向的投影与所述第二导电面料(22)沿所述纺织基布(10)的厚度方向的投影具有重叠区域。

4.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述第一导电面料(21)为长条形，和/或所述第二导电面料(22)为长条形。

5.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述纺织基布(10)为无纺布，或针织布，或机织布，或编织物。

6.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述纺织基布(10)为亲水材料。

7.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述导电面料为含有金属成分的面料。

8.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述导电面料为导电聚合物。

9.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述导电面料为石墨烯与聚氨酯复合材料，或纳米碳管与硅胶复合材料，或炭黑与SEBS复合材料。

10.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述导电面料通过热压，或缝纫，或刺绣，或粘接固定在所述纺织基布(10)上。

11.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述湿度传感器还包括：

第一纺织面料(31)，与所述纺织基布(10)连接，所述第一导电面料(21)被包裹在所述第一纺织面料(31)与所述纺织基布(10)之间；

第二纺织面料(32)，与所述纺织基布(10)连接，所述第二导电面料(22)被包裹在所述第二纺织面料(32)与所述纺织基布(10)之间。

12.根据权利要求11所述的湿度传感器，其特征在于，

所述第一导电面料(21)与所述第一纺织面料(31)位于所述纺织基布(10)的一侧，所述第二导电面料(22)与所述第二纺织面料(32)位于所述纺织基布(10)的另一侧；

其中，所述第一纺织面料(31)为透水材料，和/或所述第二纺织面料(32)为防水材料，和/或所述纺织基布(10)为亲水材料。

13.一种可穿戴设备，包括湿度传感器，其特征在于，所述湿度传感器为权利要求1至12中任一项所述的湿度传感器。