TW201707751A - 熱敷用途的遠紅外輻射軟片 - Google Patents

Abstract

一種遠紅外熱輻射片，適合人體熱敷用途，其裝置至少包含：一輻射金屬片，其係經過微弧氧化處理與浸塗溶膠製程的一種金屬薄片；一電熱軟片，其係黏著於金屬薄片底部，使電熱軟片所發出的熱能可以經過輻射金屬片輻射出去後，可以形成一在約45度C、8~14微米範圍具有輻射率約0.85~0.99與40~60mW/cm2的遠紅外輻射熱。

Description

熱敷用途的遠紅外輻射軟片

本發明涉及一種遠紅外熱輻射片，特別涉及一經過微弧氧化處理、浸塗溶膠製程的金屬片與一電熱軟片形成的熱敷軟片。

就本發明一種「遠紅外熱輻射軟片」在遠紅外的低溫高輻射率效益與其保健用途上所涉及的先前技術，分兩部份說明：一是目前遠紅外(線)科技與相關技術的應用；二是檢索先前專利的比較。

目前遠紅外科技的應用：在近20年來的美國航太科學的Tera Hertz(THz)技術是屬遠紅外技術範圍內，它的「無損傷探測」與「顯微成像」兩技術的應用，更涉及更多更廣擴的國防安全、生技醫學、精緻農業、地球環境等新材料與其他新技術的科學應用。

近年來，國內包括電視媒體，報導有關遠紅外線保健產品的神奇療效與其誇大不實的宣稱，尤其更有廠商老闆與材料專家，聲稱他們的保健產品「是利用特殊材料，才具有可輻射特殊8~14微米的遠紅外線保健產品…」宣導這類遠紅外產品「誤導」民眾。

事實上，因其與吾人所認知的科普常識明顯不符！

科普常識一：據近代紅外物理學說可知：在絕對溫度(-273度C)以上的物體都可「輻射」也可「吸收」遠紅外線。

也就是說，現在吾人所看到所接觸到的所有物質，包含人類、動植物、衣服、水果、路上的石頭與牛糞等等等，統統都具有「遠紅外線」，也就是說，它們都可以「輻射」遠紅外線，也可以「吸收」遠紅外線。而且幾乎這些物質所輻射遠紅外線的波長也都落 入8~14微米的範圍！並非只有其廠商專家的特殊材料才具有「遠紅外線」！只是，這些物質所輻射遠紅外線的「能量」大小不同而已，就對人體來說，有的遠紅外線「能量」其「巨大」到可把人「燙」死；有的遠紅外線「能量」其「微小」到幾乎等於「不存在」！

目前，我國衛福部有關醫療器材許可規定：醫療級遠紅外器具總功率不得大於500W，且必須由「具有合格醫技人員」操作。顯然，其大功率具有一定程度危險性！

另外，我國衛福部有關醫療器材「第一級許可辦法」的低功率遠紅外器具，屬對人體為「非入侵式」，規定合格廠商製造經認證即可。一般民間大都使用於保健、復健等用途，根據國際資訊尚未證實其具有公認的「醫療」效果。

所以，有關遠紅外線保健產品的神奇療效，可治百病、治癌症等誇大不實的宣稱報導，顯然，其誤導一般消費者。

科普常識二：根據維恩位移定律(Wien”s displacement law)可知：一個物體越熱，其輻射的波長就越短，或者說其輻射的頻率越高，相對輻射的能量增加。

根據維恩位移定律的數學表示為：λ=b/T式中λ為輻射的峰值波長(單位米)，T為黑體的絕對溫度(單位K)，其中b為比例常數，稱為維恩位移常數簡單記憶為『2897』即可。人體(37度C)所輻射(吸收)的波長λ換算約等於9.3μm(微米)。雖然其等所述及其具有8~14微米的遠紅外輻射波段可提供(包含)人體所須匹配的9.3微米，但並不表示就可說具有「對人體有實質效益的遠紅外」。其中，有資料報導其遠紅外的輻射率(包含9.3μm範圍)平均在0.8以下，而且在室溫下，對人體幾乎不能產生「共振」的熱效應，也就是說對人體沒有實質效益的幫助。

所以，遠紅外產品輻射能量與溫度既然有關，就必須標示其相對「溫度」與「輻射率」參數給予說明，才具有意義。

有些遠紅外線紡織衣物宣稱其在「室溫」環境下，其「遠紅外線」 具有「治病」療效！顯然，不符合熱力學有關熱的傳遞原則！

假定，其「常溫」環境是25度C，所以此遠紅外線紡織衣物應該也是在25度C左右，但是，人體體表溫約為32度C，由熱力學「高溫往低溫傳遞熱能」現象，應該是由較「高溫」的人體把「熱能」傳遞給此較「低溫的遠紅外線紡織衣物」，而不是「低溫的遠紅外線紡織衣物」把熱能傳遞給人體外體表，不是嗎？

除非，此較「低溫」的遠紅外線紡織衣物增添一發熱源，使其遠紅外線紡織衣物變成比人體體表溫的32度C更高溫，例如40度C，則比較有可能。

此處的「比較有可能」，並非「一定」可能！怎麼說呢？

就前述之遠紅外線紡織衣物所增添的一發熱源，例如為一阻抗式電熱源，其所發出的「熱」是貼近皮膚後以人體體表作為介質，將「熱」直接傳導給人體體表內組織，這種藉由介質的傳遞，稱為「熱傳導(Conduction)」方式。

但是，此所增添的一發熱源貼近皮膚傳導熱，顯然此「熱」的熱溫度不宜大於50度C，否則人體體表容易被燙傷！

但是，當溫度在於50度C時，此發熱源所發出的「熱」，經過紡織衣物內層的吸收約45%、再經過人體體表約50%的反射，剩餘穿透人體體表進入組織的「熱」則不到5%。

又，這此發熱源所發出不到5%的「熱」，其實大部份是屬略帶可見紅光的「近紅外」，不是人體所需求的「遠紅外」範圍。根據史蒂芬-波茲曼輻射定律與維恩位移定律可知，遠紅外線紡織衣物總輻射能量的5%！非常「非常微小」，可推論其對人體的遠紅外的熱輻射效應幾乎等於「0」！

事實上，若此5%熱輻射的「峰值」可延伸涵蓋9.3微米在內，而且具有足夠高(例如0.8以上)輻射率(Emissivity)，則又稍有可能。此處的「又稍有可能」，同樣，也並非「一定」可能！

此5%熱輻射所屬發熱源的材料，還必須具有很高(至少0.8以上)的輻射率才有可能在人體體表內組織產生「共振效應」！實際上， 遠紅外產品因為溫度的關係，會透過溫度所產生熱釋放輻射能量。而釋放能量的多寡由表面溫度與表面性質(物體以輻射率表示)決定。輻射率是：此物體的輻射能量與同溫度時黑體的輻射能量的比率，以黑體的輻射能量代表為1，則其他物體的輻射率介於0到1之間，輻射率越高，在「同此波長」輻射出的能量越多。

所以，既然遠紅外產品所釋放能量的多寡，由表面溫度與物體表面的輻射率所決定，那麼，在考慮其溫度「不可對人體產生燙傷」的條件下，僅可採取產生高輻射率(0.8以上)方向的設計，在人體醫學保健(熱敷或熱療)的用途上才具有實用的意義！

又根據克希荷夫定律(Kirchhoff Laws)能量守恒推算可知：遠紅外線所輻射的能量等於被人體所吸收的能量。顯然，所輻射的能量若很「微弱」，則人體所吸收的能量必是「微弱」，則這種「微弱」能量幾乎不對人體組織產生遠紅外的「共振效應」。

科普常識三：根據電磁波理論與電磁波波譜圖，遠紅外範圍自4至1000微米中有一小段在8~14微米的部份，是對人類以及一切生物之生長極為重要之「生育光線」的區域範圍。事實上，根據普朗克定律Planck law，地面上物體的「熱輻射」主要集中在此區間。此8~14微米區間也就是遠紅外產品業界所稱的「遠紅外線」，因為此「遠紅外線」是人類眼睛所「看不見」的，所以本說明書稱此「遠紅外線」為「遠紅外」，忽略了「線」字。

又，如果「遠紅外線」是人類眼睛所「看不見」的，那麼，市售的治療儀或保健產品所輻射的「紅紅的色光」，則顯然並非全屬「遠紅外」，應該是包含「近紅外」與「紅光」。

遠紅外的熱輻射，輻射到人體體表的皮膚上時，有一部份在皮膚表面被「反射」掉。例如，白種人的皮膚反射其能量約60%；而黑種人的皮膚反射其能量約30%。

又，因為我們皮膚，有許多凸凹不平的表面(人眼不易看到)，遠紅外的熱輻射在皮膚凸凹不平的表面也有部份會被「散射」掉，而不同類型體表組織有不同的散射性質。所以，在同樣條件下， 根據國外相關健康文獻資料提出：低輻射率(0.8以下)的遠紅外輻射源所能進入皮膚組織層的能量是有限的！一般說，遠紅外輻射穿透皮膚的深度僅約0.5~2mm(毫米)，因而僅僅能作用到皮膚的表層組織。

又，根據史蒂芬-波茲曼輻射定律：W=sT⁴，可算出人體最強的輻射強度W，是與史-波常數S(5.67*10^-12w/cm²K⁴)與絕對溫度T有關係。人體最強的輻射量等於每平方公分之輻射能應為0.046W(46mW毫瓦)。若以人面部平均為200平方公分，則人面部總輻射功率應為9.2瓦。這些能量包括各種波長的電磁波，但絕大部分範圍皆落入為不可見的紅外範圍內。

所以，低於每平方公分之輻射能若為0.046W的輻射源，則顯然效率不彰。

根據史蒂芬-波茲曼輻射定律可知：有溫度的物體幾乎在每個電磁波波段都會輻射能量W出來，每一曲線的峰值也因為溫度T的不同而改變，溫度越高則輻射能量越大。因此，所有遠紅外產品的輻射率至少「均須標示其是在哪溫度下的量測」才有意義。其等所述及的專利或其商品化產品常特地僅標示其遠紅外輻射率(emissivity)0.9以上，是否「故意」或「不知情」忽略標示其量測的溫度，引起「魚目混珠」的誤導。

紅外範圍內：一般廣泛區分近紅外(NIR)，其主要應用於通訊、雷射、紅外線攝影等領域；中紅外(MIR)；及8μm至14μm的遠紅外FIR)，是熱成像系統的操作範圍，廣泛應用於醫學、工業及軍事等領域。

但，就人體而言，在室溫約20℃時，臉部、手部等皮膚溫度約為32℃。人體皮膚的紅外輻射率(ε)很高，4μm(微米)以上的平均值約為0.99，接近於黑體。但絕大部分的輻射度分佈在遠紅外(FIR的8μm至14μm)，僅少數分佈在中紅外(MIR的3μm至5μm)。因此，「高輻射率」的遠紅外產品，在人體上醫學保健的用途上才能產生「輻射」與「吸收」互相匹配的實用需求！

相關先前技術的應用：其中相關技術(A)微弧氧化法(MAO,Micro-Arc Oxidation)，微弧氧化處理是80年代發展的一種新技術，它是陽極處理衍伸而來的改進技術，亦稱作電漿電解氧化法(PEO,Plasma Electrolytic Oxidation)，近年來微弧氧化常用於輕金屬之表面改質上。此方法集結了電漿化學、熱化學和電化學等共同作用，它是先在一種閥金屬或其合金，例如在1000或6000系列鋁合金的表面生成一層薄薄的氧化鋁層，由於氧化鋁層不均勻，在某些較薄弱的區域，會被幾百伏的高電壓擊穿，擊穿的這一區域內溫度驟然增高，形成一個瞬間的高溫高壓電漿區，將基材熔融出並將電解液氣化，熔融態的鋁金屬與水中產生之氧自由基結合成為硬度相當高的α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃。而微弧氧化電解液一般採用鹼性鹽溶液(如矽酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、次磷酸鹽等)，因此對環境的影響較小。

微弧氧化法其最大的優點在於處理過的金屬表面上，所形成的陶瓷膜(其厚度可在30~200μm)氧化層，即使不從外引入陶瓷物料，也可使微弧氧化膜(主要是α-Al ₂ O ₃ )具有陶瓷膜的高性能，其化學性質非常安定，可保護內部的底材且與底材有非常好的結合性，並具有耐磨耗、抗蝕性與有良好的絕緣性能，絕緣電阻可達100MΩ。

目前有關微弧氧化的方法，世界先進國家如美、日、英、德、蘇聯與中國大陸等其研究單位均已有不斷的創新與成熟的新技術，例如：中國專利公開號CN 1772968 A，名稱為一種鎂合金表面微弧氧化的方法。

相關微弧氧化的結論：請參考如先前技術所示，其中，有關一種微弧氧化處理方法係集結了電漿化學、熱化學和電化學等共同作用，整個過程就是不斷的找氧化鋁膜層中有缺陷或脆弱處擊穿，使鋁與氧互相擴散及反應並隨即生成新的氧化鋁膜，總之，其製備方法並隨著不同參數(例如時間、膜厚、材料與電解液)等具有 許多繁瑣的過程。

根據資料顯示，就從近五年來國際應用市場以及其專利技術產品，有關微弧氧化法技術的用途，主要應用於電子產品的「散熱用途」，例如LED燈與智慧型手機的散熱作用，其他應用在工業機械的耐磨耗、抗蝕性用途也不在少數。但是，應用於「遠紅外」與保健產業的熱敷用途，則尚未發現。

其中相關技術(B)溶膠-凝膠(Sol-Gel)處理技術，溶膠凝膠是一種膠狀懸浮液，其產生的多孔性凝膠可藉由化學方法的純化以及高溫火燒，得到高純度的氧化物。其是製備奈米級的有機-無機混成材料的一種方法。它在溶液中形成穩定的透明膠體(colloid)很容易在表面積大之基材上覆蓋，可直接塗佈於基材表面上成為奈米級結構薄膜。

膠體(colloid)是一種分散相粒徑很小的分散體系，分散相粒子的重力可以忽略，粒子之間的相互作用主要是短程作用力。而溶膠(Sol)是具有「液體」特徵的膠體體系；凝膠(Gel)是具有「固體」特徵的膠體體系。

由溶膠凝膠法所衍伸出來的材料在各個領域都有多項應用。溶膠凝膠法最主要的應用是在製作薄膜上，利用旋轉塗佈法、浸塗法、噴霧法、電泳法、噴墨法、滾壓塗佈法等方法在基材表面產生薄膜。不僅能在玻璃、金屬上，也能在其他各式各樣的基質上生成光學鍍膜、保護用鍍膜、裝飾用鍍膜、以及製作電光材料等。

本發明實施例實施測試期間，採用此溶膠凝膠法技術其中的一種浸塗法(Dipping)，依一般習知過程製備時，在進行其中的「揮發Evaporation」過程處理後，發現部份不良率發生在溶膠膜層表面容易脫落與刮傷的現象。

經過多次實驗得知這類現象後，就另外設計了以一種遠紅外烘乾方式(例如第4圖的輸送軌道機45)，取代原習知的揮發過程步驟，的確解決了此問題，更藉由其主要成份為二氧化矽的溶膠液，使得本發明一種「遠紅外熱輻射軟片」的輻射率有提高現象。

為便利了解，由於本發明實施例對於溶膠凝膠處理過程，採取的是浸塗法，而在浸塗法中作了遠紅外烘乾的改良，因此，相關技術(B)溶膠-凝膠(Sol-Gel)處理技術方面，本發明實施例簡稱為「浸塗溶膠(膜)製程」，如後面實施方式中將再詳細說明。

其中相關技術(C)一種電阻式的電熱軟片，其係指一種具有電阻抗接通電源即可發熱的薄軟材質。例如常見的有Polyimide Film(PI)超薄電熱片、矽膠電熱片(線)Silicon Rubber。也有由矽膠及PI結合之Polyimide Film(PI)Silicon Rubber電熱片，其除保有矽膠電熱片結構強度、柔軟性外更兼具PI電熱片之優良熱傳導效率，其大都是蝕刻方式生產。另外，還有透明超薄之電熱元件Polyester Film(PET)電熱片，它也具有PI電熱片之特性，可耐溫至130℃，防水耐濕常用於醫療保健、美容、保溫、美髮電棒、除霧、烘乾等民生用品上。再次，還有一種印刷式的電熱片，其是以印刷電阻材料製成軟質電熱片，被應用於汽車後視鏡除霧。還有一種鋁箔電熱片，其應用於馬桶座墊加熱，浴室鏡除霧，生化疫苗、種苗等低溫培養、保溫育種，蝕刻生產絕不會有區塊損毀導致熱分佈不均的現象。又，還有一種特殊材質印刷式電熱材料，其可直接在不織布或橡膠上印刷電熱材料，作為電熱保暖用品，適用美容護套、保暖手套、保暖背心、保暖衣等。

本發明部份實施例採取上述一種習知且技術成熟的Polyimide Film(PI)超薄電熱片，設計了一個5Ω歐姆阻抗值、8cm*16cm尺寸規格的電熱片，委託廠商製作。通常，大部份電熱軟片都是扁平薄薄形狀，而且是雙面都可發熱。本實施例在(PI)超薄電熱片上附加一溫控單元，用以提供低溫發熱的使用安全，與一軟性的包裹軟套用以反射與阻礙其中一面「用不到的」發熱增加效率。

其中相關技術(D)係再將上述(A)、(B)、(C)作適當的組合，產生了具有低溫高輻射率、安全易用的一種技術特徵與其不可預期的效果，詳如後面實施例說明。

以先前技術所揭露，顯然不具備相關技術(D)的組合與其效果以 及；先前技術與下列之相關專利文獻並未揭露遠紅外對人體進行熱敷保健使用，所產生常見問題的解決手段。

就上述相關技術(A)微弧氧化法、相關技術(B)溶膠-凝膠(Sol Gel)處理技術與關技術(C)電熱軟片等三者，其中三者分別「單獨」或任意兩者以上「組合」的專利文獻查詢如下：中華民國專利I456091具有表面改質之鑄鋁合金及其製作方法，其步驟包括：(A)提供一鑄鋁合金基材；以及(B)將該鑄鋁合金基材浸置於一電解液中，並藉由一微弧氧化法使該鑄鋁合金基材表面形成一氧化層。本發明亦有關於一種具有表面改質之鑄鋁合金，係依據上述之鑄鋁合金之表面改質方法而製得，其包括：一鑄鋁合金基材；及一氧化層，其係藉由一微弧氧化法使該氧化層形成於該鑄鋁合金基材表面。如其參考圖5，係實施例5之具有表面改質之鑄鋁合金400，經染色處理及封孔處理後之結構示意圖。由於二氧化鈦顆粒之擴散作用，在鑄鋁合金基材40表面所形成氧化層41之孔洞411較小，是以此實施例5係於藉由一靜電噴塗法於該氧化層41表面形成一染色層42之後，再利用溶膠凝膠封孔的方式，進行封孔處理，並以流動清水清洗1分鐘並置於室溫晾乾，以完成氧化層41之封孔結構412。

評語：I456091具有表面改質之鑄鋁合金…染色層42之後，再利用溶膠凝膠封孔的方式，進行封孔處理。其技術係屬利用一種溶膠凝膠方法作為保護其鑄鋁合金氧化層上染色層42的封孔應用。

中華民國專利M336666整合性散熱基板，其包含一金屬基板、一金屬化合物絕緣層、一密封材料及一金屬膜，其中金屬化合物絕緣層形成在金屬基板之表面具有複數個孔洞，密封材料是填入金屬化合物絕緣層的孔洞中，使孔洞縮小，或是改變孔洞的緻密度，或是完全密封孔洞，金屬膜則利用真空鍍膜或印刷製程形成於金屬化合物絕緣層上之晶種，其後再利用電鍍製程增厚金屬膜厚度，以製作成本創作之整合性散熱基板。

評語：整合性散熱基板，其填入金屬化合物絕緣層孔洞中的密封 材料是23為一水、一溶膠凝膠(Sol gel)或一封口劑。顯然，利用溶膠凝膠作為散熱用途之一過程。

中華民國專利M491773號「具有遠紅外線之手電筒」，其係包含：一本體，該本體有一握持部以及一連接該握持部之燈源部，該本體外周有一遠紅外線塗層，該遠紅外線塗層藉由該握持部吸收該燈源部之熱源而輻射遠紅外線。上述遠紅外線塗層(14)係以下列步驟製造：步驟A.以無機金屬鹽例如氯化鹽、硫酸鹽或硝酸鹽或烷氧化合物例如四乙氧基矽烷之溶液為第一材料。步驟B.將上述第一材料與水、酸性溶液例如氫氧化銨、鹽酸、醋酸或硝酸混合，並調整pH值小於3，再以「溶膠凝膠法」使其形成凝膠。或者，將上述第一材料與水、鹼性溶液例如氫氧化鈉混合，並調整pH值介於8~10，再以「溶膠凝膠法」使其形成凝膠。將所得之上述凝膠塗佈於該本體(1)後，鍛燒該本體(1)，其中鍛燒溫度介於500-900℃，使得所述凝膠形成微小結晶粒，經冷卻後即形成該遠紅外線塗層(14)。前述燈源部(12)因發光單元(122)發光所產生的工作熱能，可以傳遞至該遠紅外線塗層(14)。該遠紅外線塗層(14)接受該工作熱能後，輻射出遠紅外線，使遠紅外線作用於使用者之手掌(A)或手腕，可以促進微血管擴張…。

評語：依其M491773號其說明書所述的一顆LED燈與第二圖所示，其實「很難」產生一個具有「使遠紅外線作用於使用者之手掌(A)或手腕，可以促進微血管擴張」的可行性，如下列質疑點：

質疑1：其輻射出遠紅外線「如何可穿透」其手電筒前的燈罩？實施上，其穿透通過其「手電筒」透明的「燈罩」產生的「遠紅外能量」幾乎為「零」！其全部是LED燈發出的「可見光」範圍！除非，移除其「燈罩」，如果其手電筒前有「燈罩」。

質疑2：即使移除其「燈罩」，如第2圖圖示之遠紅外線塗層(14)所輻射的方向，可看到遠紅外線塗層(14)所輻射的其「遠紅外線」在其燈源部(12)內，有「很大的部份」是處於可「互相干涉」的方向，並非如LED燈可在其手電筒前方直射出去，其「遠紅外 線」與其可是光都是具有「直線前進」、反射、透射等的性質。所以其遠紅外線塗層(14)所輻射的能源，因其所輻射方向的錯誤，本來已經「很微弱」的能量，又再造成二次的損失，所剩無幾！

質疑3：如其說明書所述的一顆LED燈與第二圖所示，其「遠紅外線塗層(14)」接受到其一顆LED燈發出「可見光」的「熱」，是藉由其燈源部(12)內部的自然「熱對流」方式所傳遞，其傳遞到其遠紅外線塗層(14)的「熱」非常有限，也就是說，其遠紅外線塗層(14)接受其「非常有限」的工作熱能後，能使其遠紅外線塗層(14)的溫度提高嗎？再依先進所述科普常識可知，其遠紅外線塗層(14)的輻射率與輻射能量與其在常溫態下的遠紅外線塗層(14)沒什麼差別，也就是說，其「遠紅外線塗層(14)」與其他物質一樣也是可以輻射出遠紅外線！如此，則其「遠紅外線塗層(14)」與「其一顆LED燈」無「必要性」的關連。

質疑4：如其M491773號其說明書所述的一顆LED燈與第二圖所示，其產生的遠紅外，因第一其無法穿透其手電筒前的燈罩「到使用者之手掌(A)或手腕」；第二其輻射方向不正確；第三其輻射能量不足等，可知其結構的設計與原理無具體說明。

所以，類似上述「專利」揭露的微弧氧化與溶膠凝膠法，對金屬處理的結果(例如染色或散熱)不相同，或者有違科學原則者或者缺乏「遠紅外」的具體說明。

檢索與先前技術有關「遠紅外」專利的比較：遠紅外專利資訊檢索資料得知：大部份專利說明書中，僅述及「遠紅外線」的字樣，並未具體說明其「遠紅外線」技術內容，例如在何溫度具有的輻射率多少？輻射量多少？輻射方向等等。

據中華民國專利資訊檢索系統以「遠紅外AND醫療保健」組合查出全部專利共86件與其他相關之日本、美國與大陸之部份專利資料給予說明如下列：2014年四月一日公告之中華民國新型專利M475264「可調整照射區域的遠紅外線照射儀」，其說明書述及主要係於一主照射裝置 的兩側分別連接有一副照射裝置；其中該主照射裝置於左右相對的兩側邊分別形成有一第一樞接部，二副照射裝置又分別於一側邊形成一第二樞接部，並且主照射裝置之兩側的第一樞接部分別與副照射裝置的第二樞接部構成同軸樞接，使得二副照射裝置可樞轉的與主照射裝置連接，以構成多節式的照射器；因此，本新型主要提供使用者照射局部(如手臂)，透過樞轉副照射裝置以提供不同的照射方向，使得其照射區域可有更大的調整彈性，以加強改善局部之血液循環。

其M475264專利說明書中，僅述及「該第二罩蓋121內固設有複數陶瓷片13A，…當各陶瓷片13A發熱時即產生遠紅外線」。特別說明的是，該照射標示區80A範圍以外的遠紅外線功率密度於每平方公分僅0.6mW，與能夠發揮功效的功率密度相差甚遠，因此可視為無效，而該照射標示區80A範圍以內越靠近各投影區131,131A的遠紅外線功率密度越高，例如在副照射裝置12之陶瓷片13A所對應的投影區131A內，其遠紅外線功率密度於每平方公分為10mW；在主照射裝置11的陶瓷片13所對應的投影區131，其遠紅外線功率密度於每平方公分為20mW。

評語：(1)由其M475264專利說明書中，其特徵技術在於：其遠紅外線照射儀照射區域的結構設計，與遠紅外技術特徵無關。又，(2)其專利說明書中，僅述及「該第二罩蓋121內固設有複數陶瓷片13A，…當各陶瓷片13A發熱時即產生遠紅外線」，未說明陶瓷片13A是產生什麼樣的遠紅外？又再與(3)其專利說明書中述及「照射標示區80A範圍…」云云，顯然，其特徵技術在於說明：「藉由其可調整照射區域的結構設計可調整其陶瓷片13A發熱產生不同遠紅外線功率密度的大小」，此乃屬熱力學「其放射的熱能與放射距離成反比」習知常識的「結構設計」，與遠紅外技術特徵無關。

2014/03/14中華民國新型專利M481006「照射治療裝置」，本創作提供一種照射治療裝置，其包括：一底座、一控制單元、一支撐 拉桿以及一照射單元。所述照射單元係透過一曲軸可旋轉地連接於所述支撐拉桿，其包括一遠紅外線模組以及至少一光療模組。

評語：由其「照射治療裝置」專利說明書中，僅僅述及「一遠紅外線模組」字樣，並未說明產生怎樣性質的「遠紅外」？

2013/08/16中華民國新型專利M471283「行動遠紅外線治療設備」，其為貨櫃體，可鏈接運輸車，貨櫃體分隔成二隔間，各隔間具有外門、階梯、內門、更衣間、遠紅外線治療室，所述的行動遠紅外線治療設備，更包括一芬多精噴霧設備…，所述的行動遠紅外線治療設備，更包括一電力設備，係設置在該外子隔間中，…。

評語：由其「行動遠紅外線治療設備」專利說明書中，所述及僅是「所述的行動遠紅外線治療設備」字樣，並未說明其可作為治療的「遠紅外線」的性質或其參數。

2006年11月17日，日本專利號No.2006-319215「具有固形物之布料及其製造方法」，其包括：一布料及一固形物透過一黏著材料固定於布料上，此具有固形物之布料具有蘚苔植物之醫療效果施用於人體上，且藉由磁鐵之磁通量與礦砂之遠紅外線增進血液循環。

評語：假設其產生「磁能」的向量面積a，若無電流 I 的話，則此對人體產生反應「磁石」的磁偶極矩(Magnetic dipole moment)幾乎為0(U= Ia )，其礦砂之遠紅外線「在常溫下」並未說明如何可增進血液循環。

2013/08/11中華民國發明專利I404627「具遠紅外線放射的結構及其製造方法」，其包括一基材；一遠紅外線釋放物質膜，形成於該基材上；以及一改質媒介，摻入該遠紅外線釋放物質膜，以增強其與該基材間之附著力。其目的是使遠紅外線釋放物質在實際運用上更經久耐用，與不同底材(金屬、非金屬)皆有優異的附著性，且耐用度可以大幅提昇，對於遠紅外線應用的領域極具有啟發性的意義。

評語：由其發明專利I404627號的專利說明書中，其係提供一種 具遠紅外線放射的結構，包括一基材；一金屬膜，形成於該基材上；以及一複合材料膜，形成於該金屬膜上，該複合材料膜包括一遠紅外線釋放物質與一金屬材料。其中，僅提出「遠紅外線釋放物質」字樣，並未說明其「遠紅外線釋放物質」是何種物質？

中華民國發明專利I313614一種紅外線產生器，其包含基體、電熱體和紅外線放射體。電熱體位於基體上，通電以產生熱。紅外線放射體位於電熱體上，吸收熱以產生紅外線。紅外線放射體包含紅外線塗料。紅外線塗料的組成包含石墨及碳黑，石墨及碳黑的比例約為1：1~2。

評語：其紅外線放射體包含的紅外線塗料的組成包含石墨及碳黑，石墨及碳黑。

中華民國專利第200916593號，是一種製備遠紅外線基材的方法。使用捲鍍式真空電子束蒸鍍設備，以高能電子束融溶遠紅外線陶瓷粉末，使陶瓷粉末蒸發形成蒸氣，並使其沉積在該基材之表面，以形成一薄層。

評語：遠紅外線基材為陶瓷粉末蒸鍍形成。

以下包含如：中華民國發明專利第200500317號，其是一種具遠紅外線照射作用之奈米釉料以及；美國專利第20090098307號，其為將具有放射遠紅外線的陶瓷粉末製成靶材，以濺鍍法直接將陶瓷靶材濺鍍至工件上，使形成具有放射遠紅外線的薄膜以及；中華民國專利M365169「遠紅外線護具之結構改良」，本創作係有關於一種遠紅外線護具之結構改良，尤指一種適用人體各部位之護具，其係先將數個紅外線陶瓷粉以點膠機印刷的方式成型為顆粒狀之電氣石111、121，再將熱敷墊11、12縫製在護具10上，由於遠紅外線之電氣石111、121只要給予一點的溫度(如人體的體溫)便可發熱…云云等以及；中華民國專利M290420「具有散熱效果之護具」，本創作係與一種可調整大小、適用於人體各部位，並且可達到熱敷效果之護具，其主要係包含有一概呈片狀之護具本 體，以及設置於護具本體兩側相對應之翼片，且於護具本體以及兩翼片之兩側各設有可相互扣合之接合件，同時該護具本體內部進一步設置有一可產生熱能之熱敷墊具，據以透過兩翼片將護具本體包覆固定於受傷或熱敷部位，以達到熱敷效果，進而增強受傷或熱敷部位血管擴張以及舒筋活血的目的，而且藉由接合件的接合，可配合人體上的各個部位而調整大小以及；中華民國專利M457571一種儲電發熱關節護具結構，其組成至少包含一彈性本體、一發電單元、至少一發熱條以及一儲放電單元，該發電單元於關節運動時產生一感應電流，該儲放電單元具有一第一通路與該發電單元電性連接，具有一第二通路與該發熱條電性連接，且該第一通路與該第二通路並聯，其中，該儲放電單元係藉由該第一通路接收該感應電流並儲存該感應電流之電能，且該儲放電單元係藉由該第二通路釋放其電能予該發熱條使該發熱條發熱以及；中華民國專利M250644號一種電腦使用者用之發熱護具，該電腦具有一可輸出電源供驅動周邊裝置之輸出埠，該發熱護具包含至少一護具本體及一電源轉接線。每一護具本體係供配帶於該使用者肩部、手腕或手指，並包括一用以加熱該使用者之加熱元件，及一包覆該加熱元件之被覆層，其中該加熱元件具有一曝露於該被覆層外之電源輸入埠。該電源轉接線包括至少一分別與每一加熱元件之電源輸入埠連接之電源輸入端及一供與該電腦之輸出埠連接之電源輸出端。藉此，當該電腦開機時，該加熱元件可獲得該電腦所提供之電源而發熱以及；中華民國專利M492155，本創作具有遠紅外線之按摩器其係包含：一接觸部、分別設於該接觸部之一燈源部及一震動元件，該接觸部相鄰該燈源部，該接觸部有一遠紅外線塗層，以在該燈源部產生一熱源時，使該接觸部的遠紅外線塗層產生遠紅外線且該震動元件產生震動以及；中國公告號CN 2636648Y「奈米生物保健功能上衣」以及；中華民國發明專利I456090「具有生物活性表面之鈦或鈦合金及其製作方法」，其包括：一基材，該基材係為鈦或鈦合金；一氧化鈦層； 以及一羥基磷灰石層，其係形成於該氧化鈦層之孔隙及表面以及；中華民國發明專利I456090，其係一種微弧氧化膜封孔方法，採用含聚氨酯樹脂或環氧樹脂與固化劑之混合物作為封孔劑，以噴塗之方式對所述氧化膜進行封孔，封孔後所述封孔劑在氧化膜表面形成一膜層。

總評語：請參考如上述先前專利資料顯示，依據其等所描述的專利說明書內容與圖示，其中有僅是提及「包含」或「利用」此「遠紅外」三個字的態樣，並無揭露如何產生「遠紅外」三個字的相關性質或參數等內容。就上述相關技術(A)微弧氧化法、相關技術(B)溶膠-凝膠(Sol Gel)處理技術與關技術(C)電熱軟片等三者，其中三者之「組合」或「形成」，則依據其等所描述的專利說明書內容與圖示以及2014年國際醫療器材展展示之產品中，均尚無出現。

如本發明之實施例，其係特地闡明並提出一種低溫高輻射率之遠紅外熱輻射軟(薄)片，適合個人與家庭保健用途，用以區隔醫院診所之較大型遠紅外線醫療儀器。

本發明實施例之遠紅外熱輻射軟片，其特徵技術的參數有：在低溫(40~50度C範圍)狀況下，其所輻射波長在6至14微米波段範圍內乃具有很高的遠紅外輻射率ε(其平均值0.9至0.99之間)以及；其輻射功率平均為40~60mW/cm²。

本發明實施例之遠紅外熱輻射軟片，其特徵技術的使用方法明確標示：遠紅外熱輻射軟片的輻射方向係「直接」對準「接觸」人體體表對應的部位，重要的是，人體體表對應「接觸」的此部位必須「裸露」。

其中的「直接」意指遠紅外熱輻射軟片與人體體表之間，除空氣以外無其他衣物等介質，因為，根據日本與歐美有關遠紅外輔助醫學(Far Infrared Complementary Medicine)資料顯示，對人體體表的輻射功率在40~60mW/cm²之間為宜，但是這範圍輻射功率的能 量「幾乎無法穿透」一張薄紙或布料，因此不可有衣物等介質；其中的「接觸」意指遠紅外熱輻射軟片與人體體表之間，有微小距離的空隙(因為熱輻射不需要中間的介質即可傳遞)或兩者緊密直接觸及(低溫不會瞬間燙傷人體體表)。

請參閱第1圖為本發明實施例之遠紅外熱輻射軟片側視示意圖；請參閱第1圖A本發明實施例輻射金屬薄片外觀示意圖；請參閱第1圖B本發明實施例電熱軟片外觀示意圖；請參閱第1圖C本發明實施例包裹軟套外觀示意圖。

如第1圖，本發明實施例之遠紅外熱輻射軟(薄)片100，其裝置至少包含：如第1圖A的一輻射金屬薄片10、如第1圖B的一電熱軟片30、與如第1圖C的一包裹軟套40。其中，如第1圖A、第1圖B與第1圖C所示的外觀圖可幫助對如第1圖進一步的了解。

其中，如第1圖，輻射金屬薄片10兩片面的一下片面102係藉由一耐溫的黏膠20黏著於電熱軟片30兩片面其中的一上片面301，使電熱軟片30通電後產生的「電阻熱」，由其上片面301經耐溫的黏膠20傳導到輻射金屬薄片10的一下片面102，然後，再經過輻射金屬薄片10將「電阻熱」轉換成「輻射熱」後，再由輻射金屬薄片10的一上片面101輻射出去，形成一種遠紅外輻射軟片100的輻射現象。

其中，電熱軟片30的一下片面302，係與包裹軟套40底部的封閉面42相連接，從遠紅外輻射軟片100外表看來，其電熱軟片30係被其包裹軟套40所隱藏起來(包圍住)。

其中，在電熱軟片30的一上片面301上，設置有一電源輸入埠32與一溫控單元31，其中，電源輸入埠32、溫控單元31的迴路與電熱軟片30上印刷式的電阻線33迴路等，均「串聯」在一起，使電源輸入埠32輸入電源，通過電熱軟片30上的電阻線33發熱時，此發熱的溫度可受到此溫控單元31的控制。例如本實施例的電熱軟片30輸入DC5V電壓1A安培時，此溫控單元31(溫控範圍45度C誤差3度C)偵測到電熱軟片30上的溫度低於45度C下限(45-3=42)時可接通電源供電以及；當電熱軟片30上的溫度高於45度C上限 (45+3=48)時可斷開電源不供電。

那麼，輻射金屬薄片10是如何將「電阻熱」轉換成「熱輻射」？

詳細將如後面實施例說明，在此，僅先陳述下列輻射金屬薄片10的實驗與委託工業研究院2014年五月所作的的測試數據報告：本發明實施例的輻射金屬薄片10之一例，其中所備用的「金屬」是厚度為0.1mm的1050鋁片有ABC三片，其中A片樣品係不作處理、B片樣品係經過一種微弧氧化(MAO,Micro-Arc Oxidation)處理、C片樣品係先微弧氧化處理後再經過一種浸塗溶膠處理。

將上述ABC三片樣品在實驗室以紅外熱像儀(Thermal video)測試結果：(1)在室溫20度C、波長在4~14微米條件下，其輻射率：A片樣品為0.05，B片樣品為0.85，C片樣品為0.98。本發明實施例是以C片樣品模式形成的，先微弧氧化處理後再經過一種溶膠-凝膠(So-Gel)處理而形成具有高輻射率的一輻射金屬薄片。測試結果報告，載明此輻射金屬薄片在40度C時，其輻射率可高達約0.98。

為此，本發明實施例採用一種電阻式的電熱軟片30，使其在一附設溫控單元31的控制下，可產生的溫度平均約為45度C(40~50度C)用以模擬實驗時的實驗溫度。

本發明實施例採用的溫控單元31是美國德州儀器公司(Texas Instruments)生產的LM26CIM5X溫度開關，其開關溫度是45度C，其精確度正負3度C。

本電熱軟片30，又為了採取相較方便、相較安全、相較可彎曲的發熱源，本發明實施例採用一種PI電熱膜，其電阻值設計約在5Ω歐姆，供應發熱源發熱的電源為DC 5V與1A~2A電流，此可容易地從現有市場上普遍性手機的「充電電池組」上取得。

如第1圖，電熱軟片30由外部電源321，輸入電壓DC 5V電流1A的電源後，在電熱軟片30的上片面301與下片面302上，均可因其電阻值5Ω歐姆的阻抗而產生約5W的「電阻熱」，此「電阻熱」持續通電，其溫度持續上升。

此約5W的「電阻熱」在8cm*16cm的C片樣品上，其平均熱功率約0.036W/cm²(5/8*16)。

本發明實施例的電熱軟片30設計，其尺寸面積為8cm*16cm。在冬天或氣候寒冷地區，可將外部電源321(如手機充電電池)由1A電流的輸出切換到2A電流的輸出，可提升功率加熱。

如第1圖，電熱軟片30溫度持續上升，若接近或超過約50度C時恐對人體皮膚造成燙傷！因此，電源輸入端32旁串聯的一溫控單元(器)31，使此溫控單元31感測到電熱軟片30的溫度，並加以限制在42~48度C之間。

本發明實施例係將一種電阻式的電熱軟片30與一輻射金屬薄片10兩者以黏膠貼合後，在藉由一對稱的包裹軟套40將其兩者套裝起來，形成一可彎曲的軟性套裝組合。使其外表形成如第1圖所示：其外表的一面是包裹軟套40的開口面41，使其可裸露出輻射金屬薄片10的一上片面101，這是本發明實施例遠紅外熱輻射片100可輻射遠紅外熱輻射的地方！

以及；另一面是包裹軟套40的封閉面42，其一方面可保護此輻射金屬薄片10與此電熱軟片30，其另一方面又可輔助隔離電電熱軟片30的下片面302所產生的電阻熱散發出去！

在本發明的另一實施例中，如包裹軟套40的隔熱效果(隔熱係數)明顯較低，可在電熱軟片30與包裹軟套40之間，另外介入一對應尺寸的隔熱紙用以隔離或再反射回電熱軟片30內。

如第1圖，本發明實施例為何要將一種電熱軟片30與一輻射金屬薄片10兩者互相「黏著」在一起使用呢？兩者分開單獨使用不可以嗎？

答案是可以！

單獨使用電熱軟片30，就如同採用「熱毛巾」作「熱敷」或「熱療」效果一樣，可讓消費者有明顯「溫熱」感覺；單獨使用輻射金屬薄片10時，對讓消費者無明顯「溫熱」感覺。

再進一步說，電阻式的電熱軟片30傳遞熱的方式是一種「熱傳導」；而經過輻射金屬薄片10的微弧氧化膜層，把平均膜層厚度維持在10μm以下，能有效將熱經由微弧氧化膜層傳導到鋁基材上，可 迅速地將電熱軟片30的電阻熱形成是一種「熱輻射」。

長久以來，國內外醫學界對於「熱」在醫療的掌握與運用，與在理論與技術上已相當的成熟。大體說來，在中醫方面：傳導熱效應是描述「對人體經脈穴位的熱敷與熱療相關的物理效應」；而在西醫方面：輻射熱效應是描述「對人體血液微循環的效應」。

如第1圖，如果將一種電熱軟片30與一輻射金屬薄片10兩者搭配一起，就造成「1+1大於2」的效果。就遠紅外以輻射熱方式照射到人體皮膚組織時，主要對皮膚組織的真皮層微血管(capillary)產生熱反應，而微血管的「血液」絕大部分是「水」，在生物醫學上稱為「遠紅外以輻射熱對水的共振效應」，這就是對「促進血液循環」的解釋。

利用遠紅外能量的「共振」效應可將大體積群聚的(H₂O)n分解成較微細的H₂O。使此微細的H₂O容易透過血管管璧滲入血液中或其他組織細胞內。

吾人所知，水分子是由兩個氫原子(帶正電荷)和一個氧原子(帶負電荷)所構成，這三個原子並不在一條直線上，而是以氧原子為中心，形成一個鍵角約為105°的三角形排列，它們會吸引鄰近水分子的氫核，形成所謂的氫鍵(hydrogen bond)。而遠紅外能量就是可破壞其氫鍵。

簡單說：電熱軟片30與一輻射金屬薄片10兩者搭配一起，就形成一種低電壓低溫度(合乎個人保健的安全性)、具有明顯遠紅外「熱輻射」效應的「組合產品」。

綜上第1圖推測，輻射金屬薄片10可以將「電阻熱」轉換成「熱輻射」以及具有較高的輻射率，藉由上述ABC三片樣品以紅外熱像儀測試結果，其主要的因素顯然在於：是以閥金屬薄片先微弧氧化處理後再經過一種浸塗溶膠(膜)處理與電熱軟片加熱處理等三者的疊加效果。

至於，上述其處理方法、過程、疊加、測試與影響輻射因素等請參閱下列「實施方式」。

10‧‧‧輻射金屬薄片

10A‧‧‧金屬薄片

100‧‧‧遠紅外熱輻射軟片

101‧‧‧上片面

102‧‧‧下片面

20‧‧‧黏膠

30‧‧‧電熱軟片

301‧‧‧上片面

302‧‧‧下片面

31‧‧‧溫控單元

32‧‧‧電源輸入埠

321‧‧‧外部電源

33‧‧‧電阻線

40‧‧‧包裹軟套

41‧‧‧開口面

411‧‧‧邊條

42‧‧‧封閉面

43‧‧‧附著單元

431‧‧‧鬆緊帶

45‧‧‧輸送軌道機

451‧‧‧滑輪機

4511‧‧‧滑輪

4512‧‧‧掛鉤板

452‧‧‧容器

453‧‧‧遠紅外烘烤夾道

第1圖本發明實施例之遠紅外熱輻射軟片側視示意圖。

第1圖A本發明實施例輻射金屬薄片外觀示意圖。

第1圖B本發明實施例電熱軟片外觀示意圖。

第1圖C本發明實施例包裹軟套外觀示意圖。

第2圖為本發明實施例輻射金屬薄片製作流程示意圖。

第3圖為本實施例微弧氧化金屬薄片的表面形貌圖。

第3A圖為本實施例微弧氧化金屬薄片的斷面之形貌。

第3B圖為本實施例微弧金屬薄片表面電子顯微組織圖。

第4圖為本實施例浸塗溶膠膜製程示意圖一。

第4圖A為本實施例浸塗溶膠膜製程示意圖二。

第5圖為本發明較佳實施例之輻射率圖譜示意圖。

第6圖為本發明實施例包裹軟套正面示意圖。

第6圖A為本發明實施例包裹軟套背面示意圖。

第6圖B為本發明實施例包裹軟套穿帶示意圖。

第6圖C為本發明實施例包裹軟套附著單元示意圖。

定義一說明：本發明實施例所述之一種遠紅外熱輻射片，其裝置的輻射金屬薄片10的製備形成，包含其金屬薄片的選擇與尺寸大小、微弧氧化過程與溶膠/凝膠浸塗法兩者的參數並無特別限制，只要其能適用於人體需求照射的部位，採用閥金屬(Value)類的金屬(鋁、鎂、鈦)軟片經過「微弧氧化」與「浸塗溶膠」法的處理後，在低溫(例如電熱軟片控制的42~48度C)時，其遠紅外6~14微米波段範圍平均具有「0.85」以上輻射率與其平均熱功率約40~60mW/cm²皆可使用。

定義二說明：本發明實施例特別強調：係利用閥金屬(Value)類薄(軟)片經過「微弧氧化」與「溶膠凝膠」法的處理；其中，本實施例對鋁(閥金屬)的微弧氧化應用於輻射「遠紅外」與保健產業上的熱敷(熱療)用途以及；新增改良的技術特徵，例如第4圖浸塗 溶膠(膜)製程，則尚未發現。

定義三說明：本發明實施例所述之一種遠紅外熱輻射軟片，其裝置的電熱軟片30是一種電阻式的電熱軟片，其係指一種具有電阻抗值的發熱源，只要接通電源即可因其電阻抗值而發熱的「薄、軟」材質電熱片，本實施例也並無特別材質限制，只要通電就會發熱即可。例如本實施例其中採用的是屬一種Polyimide Film(PI)超薄電熱片，實施例中係委託廠商製作成一其電阻值為5歐姆，如果作成7歐姆或10歐姆也可以，其厚一點硬一點並無特別限制；而且與實施例裝置中的金屬輻射軟片10具有相同的面積尺寸，主要是有利相互黏著成形。

本發明實施例為達到上述「低溫高輻射率」的目的，請參閱下列實施例：

實施例1：(1)製作一輻射金屬薄(軟)片。

請參閱第2圖為本發明實施例輻射金屬薄片製作流程示意圖。

如第2圖的步驟：依序分為(1-1)預處理、(1-2)作微弧氧化處理、(1-3)浸塗溶膠膜與裁切適當尺寸後進行(1-4)量測。

(1-1)預處理：先準備薄金屬片，將厚度0.1mm的1050鋁合金以砂紙進行表面拋光，拋除氧化膜後浸泡於3%氫氧化鈉水溶液中數分鐘，隨後浸入丙酮中進行超音波震盪，再以水清洗烘乾；(1-2)作微弧氧化處理：(1-2-1)以1050鋁合金(100mm×200mm×0.1mm)為陽極材料，不銹鋼(190mm×70mm×1mm)做為陰極材料。電解液藥品是氫氧化鈉(1.6g/L)試藥級(島九藥品株式會社)NaOH。矽酸鈉(5.5g/L)試藥級Nacalai Na₂SiO₃ 9H2O。

(1-2-2)使用2台DC power作為脈衝電源供應器，將陽極電壓控制在150V，陰極電壓控制在500V，實驗時間分別控制10min、15min，並搭配SPIK可調控Ton(+)、Toff(+)、Ton(-)和Toff(-)和脈衝電流等參數，來調整脈衝頻率及波形。

製備過程中1050鋁合金表面會釋放出大量的熱，使電解液溫度會 快速上升，並使電解液蒸發，而濃度提高，影響反應進行溫度，所以再採用110L冰水循環不銹鋼電解槽，解決所釋放的大量反應熱，並控制製備過程中溶液溫度保持25度C。

上述1050鋁合金經過微弧氧化處理過後，本實施例稱為金屬薄片10A。有別於此金屬薄片10A再經過浸塗溶膠處理後稱為輻射金屬薄片10。

一般在校內實驗室環境下實驗可知，本實施例可藉由不同的電解液的組成，可以製作出膜層特性不同的陶瓷膜層，此外可以透過配合輔助性電解質可阻止有害雜質吸附和增加陶瓷膜層的生長速度。

微弧氧化膜層之熱輻射特性之首篇論文出現在2011年[Z.W.Wanga,Y.M.Wanga,Y.Liub,J.L.Xuc,L.X.Guoa,Y.Zhoua,J.H.Ouyanga and J.M.Dai,“Microstructure and infrared emissivity property of coating containing TiO₂ formed on titanium alloy by microarc oxidation”,Current Applied Physics,Vol.11,No.6,pp.1405-1409,2011.]，其對象為鈦片，出發點在軍事航太工程中使用之鈦片需高溫藉熱輻射完成熱傳。該論文使用矽酸鹽電解液生成rutile為主、TiO₂為輔的陶瓷膜層，在700℃下量測其熱輻射率約為0.9，遠高於未經處理之鈦片基板。事實上透過微弧氧化膜層成分及結構之設計，有可能兼顧膜層的高熱傳導係數及高熱輻射。

經參考資料：M.Al Bosta,K.J.Ma & H.H.Chien,“The effect of MAO processing time on surface properties and low temperature infrared emissivity of ceramic coating on aluminium 6061 alloy”Infrared Physics & Technology,Vol.60,pp.323-334,2013.其以不同製程參數生成微弧氧化氧化鋁陶瓷膜層，並發現電解液溫度對微弧氧化氧化鋁膜層的影響，及鹼性矽酸鹽電解液濃度增加是最有利增進膜層之遠紅外線的輻射率。

(1-2-3)將微弧氧化形成好的金屬薄片10A，其中其膜層的膜厚約 小於10μm，膜層厚度過厚的情況下，由於熱傳導特性不佳，即使微弧氧化膜層本身具有高放射率，也會因為膜層生長的太厚，導致熱很難直接傳導到氧化膜層的表面，而無法有效提升輻射率，多孔層的孔隙率約2~2.5%，使用慢速切割機對金屬薄片10A進行切割，裁切成80mm*160mm尺寸，其原因在於量測時，為要避免電流的「邊緣效應」所造成的影響。

將膜層粗糙度量測使用Mitutoyo,SJ310表面粗度計，設定量測8cm*16cm尺寸在5個不同位置量測，分別記錄其表面粗度平均值。

請參閱第3圖為本實施例微弧氧化金屬薄片的表面形貌圖；請參閱第3A圖為本實施例微弧氧化金屬薄片的斷面之形貌以及；請參閱第3B圖為本實施例微弧金屬薄片表面電子顯微組織圖。

第3圖所示係經由電子顯微鏡(Electron Microscope，EM)拍攝之1000倍率的表面形貌。在此過程中鋁離子高溫下與電解液中的氧離子瞬間反應，生成複雜結構之氧化鋁沉積在金屬薄片表面。基本上可區分為表面多孔層和內部緻密層。

表面多孔層結構又可區分為不同區域如從第3A圖橫切面做觀察，具有多孔性的結構，其因在微弧的過程中，同樣的區域下在產生電漿所造成的。其中的厚薄會影響膜層電阻，若膜層電阻不夠高，能量容易穿遂膜層，而在表面形成能量穿遂的微孔。如第3B圖中標示a.b.c.點微EDS成分分析的位置。圖中標示a.b.c.點微EDS成分分析的位置。圖中(a)火山孔結構處主要是由鋁及氧元素組成。圖中(b)顆粒狀相結構主要是由矽、氧、鋁所組成。

影響金屬薄片10A輻射的因素：取決於它的化學和物理性質，例如其組成、粗糙度、孔隙率與膜層厚度等，其中：組成：實施例中所製作的金屬薄片10A，其微弧氧化膜層主要的組成都是由γ-alumina的氧化鋁所組成，γ-alumina本身具有非常廣泛的遠紅外波段(11.1μm~33μm)，推測是微弧氧化膜層的高輻射率原因之一。

表面粗糙度：表面的粗糙度越大，物體之總表面機也就越大，因此會利於增加遠紅外輻射率，經由微弧氧化的金屬薄片10A之表面，表面非常粗糙，且表面上會生成火山口結構，並在火山口結構附近會產生許多「相結構」，都利於增加表面積，而提升輻射率。

矽的相結構：金屬薄片10A之表面在進行微弧反應的時候，表面所釋放出來的電漿由於帶有高溫，並在熔融的狀態下與電解液發生反應，且會凝固覆蓋在表面上或是形成凝固的球狀相結構，因此可以在火山口附近發現比較多的二氧化矽與矽線石的顆粒。二氧化矽與矽線石的紅外輻射率不同，二氧化矽的輻射率峰值為9.6μm，11.4μm，12.μm5~15.3μm。矽線石的輻射率峰值的波長為10.75μm，11.63μm，13.16μm，15.15μm及8.55μm~9.80μm。且由於所使用的電解質為矽酸鹽類，在進行微弧氧化時會形成矽的相結構，分佈在膜層表面上，也有助於膜層輻射率的提升。

請參閱第4圖為本實施例浸塗溶膠(膜)製程示意圖一與請參閱第4圖A為本實施例浸塗溶膠(膜)製程示意圖二。

如第4圖，本實施例浸塗溶膠製程為一台自製的半自動化機器，其主要有一輸送軌道機45，有一輸送帶(圖中未繪出)可左右移動。其輸送帶上懸掛有一可上下升降的滑輪機451，滑輪機451具有兩個滑輪4511可在輸送軌道機45上左右移動，滑輪4511的輪帶懸吊有一掛鉤板4512，掛鉤板4512底下附掛有複數個掛鉤(圖中未繪出)可掛鉤複數個金屬(鋁)薄片10A，使得金屬薄片10A可以被「上下左右」移動。

第4圖A為本實施例接續金屬輻射軟片製備過程(如第2圖)的(1-3)浸塗溶膠膜製程，其中包含：將微弧氧化處理過的數片金屬薄片10A掛鉤在一掛鉤板4512上，使金屬薄片10A可以在製備過程中，作上下左右的移動。

(1-3-1)上架：其中，輸送軌道機45上進一步設置有包含計時功能 的半自動控制系統(圖中未繪出)，用以控制此數片鋁金屬薄片10A在浸塗溶膠過程的步驟與時間。

(1-3-2)浸入：啟用半自動控制系統，將數片金屬薄片10A置入一不鏽鋼製的容器452內，容器452內放入市購的溶膠液(主要是SiO₂成份)，定時(例如10分鐘)後自動拉出液面時再稍停留一段時間(例如1分鐘)，因為當金屬薄片10A穿出液面時，塗液因具黏度而附著於表面，其後因重力之影響，部分塗液垂流厚度下降，之後當黏度、重力及表面張力達到平衡時取出金屬薄片10A。

(1-3-3)烘烤(乾)：然後金屬薄片10A再被自動移轉到一遠紅外烘烤夾道453，調整時間進行遠紅外電熱烘烤，本實施例多次實驗，發現金屬薄片10A上的溶膠膜如果沒完全烘乾，會使膜面容易受外力刮傷，膜面不美觀。

上述(1-3-3)烘烤特別強調設計「遠紅外烘烤方法」，原因是初期採取「熱風對流」方式烘乾，經常發現烘烤不均勻。如果改用「遠紅外」方式烘烤，則會因為「遠紅外」的輻射對溶膠液內的水分子與溶膠液內的液態成份分子產生共振熱，共振熱的效應使得溶膠膜均勻受熱，容易控制品質。總之，多次實驗發現：「遠紅外」方式烘烤在製備時間與投資成本都比較合理。

(1-3-4)卸裝：烘乾後的金屬薄片10A又被移轉到卸裝區，卸下烘乾後的金屬薄片10A(如虛線標示)，接著再重新裝上尚未烘乾後的金屬薄片10A，重複(1-3-1)過程作業，直到完工驗收。

(1-4)量測：本實施主要包含輻射率與粗糙度的量測，其方法有兩種：一種是委託具公信力單位，例如台灣工業研究院與中山科學院。另一種是本發明人任教學校的實驗室。

本實施例經本發明人任教學校實驗室的綜合測試，對於浸塗溶膠膜後其熱輻射率量測的方法，係使用INFRED廠牌G120紅外熱像儀進行溫度分布及平均熱輻射率之量測。其測量范圍-40~500℃，波長範圍8-14μm，精度±2℃。為了更深入了解波長範圍4-14μm之輻射率，以釐清高輻射率之機制，本實施例中也 使用傅立葉紅外線光譜儀(Fourier transform infrared spectroscopy)FTLA2000 Series Spectrometer，可量測4-16μm範圍之輻射率圖譜。測試進行前，都會先使用標準黑體在40度C與50度C下做校正，所有量測也都在同樣環境及設定條件下進行。

請參閱第5圖為本發明較佳實施例之輻射率圖譜示意圖。

如第5圖，縱座標表示輻射率百分比(%)與橫座標表示波長(單位：微米μm)。由圖中可看到三個矩形的紅外吸收波段，經過微弧氧化處理的鋁軟片(如圖中的MAOS標示)相較於未經處理的鋁軟片(如圖中的AL標示)整體的輻射光譜有很顯著的上升。微弧氧化膜層的紅外輻射率如前述，其是取決於它的氧化膜層的組成，如：鋁的氧化物，矽的氧化物等，其影響著不同的紅外線波長區域。

如第5圖，三個矩形(虛線標示)的區域。第一個是集中在6.08μm區域，在這個區域內係屬水分子的集中在6.08μm的吸收波段。第二個是快速上升的區域在7μm~7.6μm之間且輻(發)射率逐漸增加。第三個區域從8.6μm~14.5μm，大多可達到98%的發射率，之後其輻射率值約為常數。

實施例二：(2)形成一電熱軟片30。

本發明實施例的電熱軟片30，係由本發明人提供規格需求，委託合格廠商製作。

其製備步驟：(2-1)製備適當規格：製備適當大小尺寸(配合金屬薄片10A大小)其阻抗值設置為5歐姆的電熱膜；(2-2)串聯一溫控單元31：在其電熱軟片30兩片面的其中一面設置有一電源輸入埠32，在與電源輸入埠32與電熱軟片30上電阻線連接處，再串一溫控單元31，使電源輸入埠32輸入電源用以控制其熱軟片30的發熱在40~50度C(或說為42~48度C)範圍；(2-3)背膠黏著：在其電熱軟片30兩片面上分別背上有美製3M的黏膠；(2-4)電熱軟片30一上片面301背膠黏著於輻射金屬薄片10的下片面102：在電熱軟片30與串聯的一溫控單元31與一輸入電源埠32的同一下片面302，也都被包裹軟套40隱藏著，如第1圖。

實施例三：(3)形成一包裹軟套。

請參閱第6圖為本發明實施例包裹軟套40正面示意圖；請參閱第6圖A為本發明實施例包裹軟套背面示意圖；請參閱第6圖B為本發明實施例包裹軟套穿帶示意圖；請參閱第6圖C為本發明實施例包裹軟套附著單元示意圖。

本發明實施例的包裹軟套40，係本發明人提供設計規格委託合格廠商開模成型製作完成。

如第6圖，本實施例的包裹軟套40，係一可彎曲的軟性矽膠形成的凹槽面。其外表形成的正面如第6圖上有一個凸出的邊緣，其所圍繞四周的開口面41與；形成的背面如第6圖A為一個封閉平面的封閉面42，或請另再參閱第1圖的包裹軟套40側視。

其中，包裹軟套40正面的開口面41內空間範圍，是用以可「裸露」出輻射金屬薄片10的一上片面101，如第1圖所示，是本發明實施例遠紅外熱輻射片100可輻射「遠紅外熱輻射」的地方。

以及；另一面是包裹軟套40封閉的封閉面42，其一方面可保護其輻射金屬薄片10與其電熱軟片30；其另一方面可輔助隔離電熱軟片30的下片面302產生的電阻熱不容易散發出去！

其中，如第6圖A包裹軟套40背面的封閉面42的後面，另外附加有數個附著單元43，其係用以輔助遠紅外熱輻射片100容易附著人體部位的輔助性元件。如第6圖A包裹軟套40的後面有兩個縱向的附著單元43，可因使用上的需求而套進一條鬆緊帶431。例如要使用在脖子上時，將鬆緊帶431的兩頭尾以黏扣帶(或魔鬼氈)黏貼(圖中未繪出)包圍脖子，使包裹軟套40正面的裸露出輻射金屬薄片10貼近脖子上需要照射的頸椎部。

其中，為讓使用者方便使用包裹軟套40，本發明實施例對於包裹軟套的附著單元43，備有數款不同的附著物，如第6圖C所示為此類兩款不同的附著物方便使用者使用，此等不同的附著物均可定義為本實施例所屬的附著單元43。

其中，裸露出輻射金屬薄片10貼近脖子後的頸椎部時，包裹軟套 40內部電熱軟片30所產生的熱經輻射金屬薄片10後就可直接傳導(或輻射)到頸椎部的表面。

針對於「皮膚對熱反應過敏者」或是「不想直接接觸皮膚者」等人，本發明為解決此類問題，在另一個實施例中，就在包裹軟套40有裸露出輻射金屬薄片10的正面，另外增加了複數條矽膠製的邊條411，也可以另外增加了複數條邊條411所構成的矽膠網(圖中未繪出)，其目的是使「裸露出的輻射金屬薄片10」與頸椎部的表面不直接接觸到，此是因為邊條411(或矽膠網)介於輻射金屬薄片10與頸椎部表面之間。

上述如果此介於輻射金屬薄片10與頸椎部表面之間的邊條411(或矽膠網)會不會影響「輻射金屬薄片10」的「熱」，傳導到頸椎部表面？

答案是：不會影響。

因為，「輻射金屬薄片10」的「熱」是一種輻射的「熱」，稱為熱輻射，可透過空間(空氣)把「熱」輻射出去。

實施例四：遠紅外熱輻射軟片100的熱敷使用方法與先前技術所述之一般遠紅外產品不同：紅外熱輻射軟片100的熱敷有兩種：(一)單片熱敷使用法，就是將遠紅外熱輻射軟片100的熱輻射面「直接」接觸人體體表所需照射的裸露部位，例如頸椎部、腰部、腹部、腿部等部位，或有必要時也可將包裹軟套40的背部42所附加的鬆緊帶43(如第6圖B)，圍繞在對應的頸椎部、腰部、腹部、腿部上，再啟動電源開始熱敷。(二)護具熱敷使用方法，就是將遠紅外熱輻射軟片100直接塞入一般市售的紡織護具內，僅須注意：塞入一般紡織護具內時，此紡織護具內部要有較適當的「網狀空隙」，此適當的「網狀空隙」係用以讓遠紅外熱輻射軟片100的熱輻射面「直接」照射(沒有被紡織護具阻礙到遠紅外熱輻射)人體體表所需照射的部位。

上述的兩種使用方法，都必須注意的重點：一般人體適用的遠紅外的「熱」輻射其能量大多是在40mW~60mW/cm²之間，其波長是 屬長波較之短波的近紅外頻率短，其能量幾乎連一張薄紙都不易穿透，因此，輻射金屬薄片10與人體體表所需照射的部位，必須無障礙物(例如衣物)，也就是說，人體體表所需照射的部位必須確實「裸露」。

就「先前技術」範圍所述參酌上述「發明內容」與下列本發明實施例，可知本發明實施例所述之：方法(Way)、功能Function)、與結果(Result)均與其先前技術所揭露的均不相同。

其中的方法是：利用微弧氧化、浸塗溶膠、電熱軟片與包裹軟套等處理和使用的方法，使一種鋁金屬薄片在低溫下，可產生不可預期的高輻射率與適合人體表的輻射功率。

例如，其中，將一鋁金屬薄片形成一輻射金屬薄片10，在電熱軟片30加熱在45度C下，其輻射金屬薄片10的平均輻射率可由原始鋁金屬薄裸片的0.08明顯提升到0.99，提高約12倍的輻射率。

其中的功能是：其平均輻射率0.99與人體的平均輻射率0.99相匹配以及；其平均輻射功率約40~60mW/cm²，相較先前技術而言紅外熱輻射軟片100對人體足以產生合理的實質效益。

其中的結果是：其具有「安全低溫(電熱軟片30加包裹軟套40)與高輻射率(輻射金屬薄片10)」，對於在什麼樣溫度下產生什麼樣的輻射率與輻射功率，相對先前技術，本實施例標示「遠紅外」的特徵與其使用方法均詳細具體說明清楚，其軟薄片的設計，進一步更適合「個人與家庭保健」用途。

本發明涉及有紅外光譜、有機化學、熱傳遞、結構設計與電學等相關技術的互補，必須具備對此各相關技術者群體的合作研發，顯然屬「非顯而易見」的跨學科領域，上述之實施例僅在說明本發明之技術手段與發明概念而已，並非用以限制本發明之技術範疇或其均等概念方法

10‧‧‧輻射金屬薄片

100‧‧‧遠紅外熱輻射軟片

101‧‧‧上片面

102‧‧‧下片面

20‧‧‧黏膠

30‧‧‧電熱軟片

301‧‧‧上片面

302‧‧‧下片面

31‧‧‧溫控單元

32‧‧‧電源輸入埠

321‧‧‧外部電源

33‧‧‧電阻線

40‧‧‧包裹軟套

41‧‧‧開口面

411‧‧‧邊條

42‧‧‧封閉面

43‧‧‧附著單元

431‧‧‧鬆緊帶

Claims (16)

1. 一種遠紅外熱輻射片，適合人體熱敷保健用途，其裝置至少包含：一輻射金屬片，其係經過微弧氧化處理與浸塗溶膠製程的一種金屬薄片；一阻抗式的電熱軟片，其係黏著於該金屬薄片其中的一下片面，使該電熱軟片通電後所發出的熱能經過該輻射金屬片的一上片面輻射出具有低溫、高輻射率與適當輻射功率的遠紅外輻射熱。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之一種遠紅外熱輻射片，其中，該金屬薄片係可以為鋁、鎂、鈦等閥金屬或其合金之一。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之一種遠紅外熱輻射片，其中，該浸塗溶膠製程進一步包含一輸送軌道機。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之一種遠紅外熱輻射片，其中，該電熱軟片進一步包含一溫控單元與一電源輸入埠。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之一種遠紅外熱輻射片，其中，該電熱軟片為PI電熱膜。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之一種遠紅外熱輻射片，其中，該遠紅外熱輻射片進一步包含一包裹軟套。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之一種遠紅外熱輻射片，其中，該包裹軟套進一步包含一附著單元。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之一種遠紅外熱輻射片，其中，該低溫為40~50度C。
9. 根據申請專利範圍第1項所述之一種遠紅外熱輻射片，其中，該高輻射率為0.85~0.99。
10. 根據申請專利範圍第1項所述之一種遠紅外熱輻射片，其中，該適當輻射功率為40~60mW/cm²。
11. 一種遠紅外熱輻射片，適合人體熱敷保健用途，其製備方法包含步驟：(1)形成一輻射金屬薄片；(2)形成一電熱軟片；(3)將該輻射金屬薄片其中的一下片面，黏著於該電熱軟片的一上片面；(4) 形成一包裹軟套，使步驟(3)的該輻射金屬薄片與該電熱軟片可以套進該包裹軟套內。
12. 根據申請專利範圍第11項所述之一種遠紅外熱輻射片，其步驟(1)進一步包含(1-1)形成一金屬鋁薄片，取一捲厚度為0.1mm的金屬鋁薄捲，裁剪為適當尺寸(例如為長16cm寬8cm)的鋁薄片數片；(1-2)將該鋁薄片經過微弧氧化處理；(1-3)將該經過微弧氧化處理過的鋁薄片再經過浸塗溶膠製程處理。
13. 根據申請專利範圍第11項所述之一種遠紅外熱輻射片，其步驟(2)進一步包含(2-1)形成一與步驟(1)該鋁薄片相同尺寸的電熱片(例如為PI電熱軟片)，其電阻值約5Ω歐姆；(2-2)在該電熱片的兩片面上黏著美製3M的黏膠；(2-3)在該電熱片的一適當邊緣上設置一電源輸入埠，使其可輸入電壓DC3V至DC5V與電流為1~2安培A的電源；(2-4)在該電源輸入埠旁串接設置一溫控單元，用以可控制該電熱片的發熱溫度在40~50度C之間。
14. 根據申請專利範圍第11項所述之一種遠紅外熱輻射片，其步驟(4)形成一包裹軟套，其係一可彎曲的軟性矽膠形成，其上面有一開口面與下面有一封閉面。
15. 根據申請專利範圍第11項所述之一種遠紅外熱輻射片，其步驟(4)的包裹軟套進一步在該封閉面背面附著有複數個附著單元。
16. 根據申請專利範圍第11項所述之一種遠紅外熱輻射片，其中，該輻射金屬片所形成的輻射熱，使之形成在溫度40至50度C時，其輻射波長在6至14微米範圍內的平均輻射率在0.85~0.99之間以及；其平均輻射功率約為40~60mW/cm²的特徵。