TWI574010B - 纖維狀感測器 - Google Patents
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Description
一種纖維狀感測器，尤指一種具極度細微化外型，可有效被運用在各種織物的製作上，大幅提升了體液酸鹼值或是離子檢測方便性的纖維狀感測器。
對於患有重大疾病的患者，其各項生理指數的監控係屬非常重要的一環。對現代的醫療照護而言，各種人體生理徵狀的感測器扮演了重要的角色，其原因在於，當醫護人員要確切追蹤患者某一項生理指數是否偏符合常態，是否已到施予適當治療手段的時間點，感測器的使用可謂必不可少。
其中，病患許多的生理徵狀都必須透過體液檢測來達成，無論是尿液、唾液、血液或汗液等皆是如此。而針對這些體液感測，傳統的感測器皆需要透過醫護人員蒐集一定容量的體液之後，才能進行更進一步的檢測，既不及即時也不浪費相當多的時間。
會造成上述缺點的理由係因傳統的感測器通常要感測的對象、數值基本上是體液中的酸鹼值或離子，其施用條件必須將感測器及參考電極浸泡於一定體積的待測液體中才得進行。然而，利用傳統的感測器，
若要偵測汗液等不易蒐集的人體體液，屬於相當不便且不易之方式；特別是有些病人，必須隨時監控其汗液等體液酸鹼值或離子變化者，更是難上加難。
為解決先前技術所提及的問題，本發明提供了一種纖維狀感測器，包含依附體、感測纖維及電極，該感測纖維與該電極穿附於該依附體中，且該感測纖維與該電極不相碰觸。此外，該感測纖維包含第一纖維、第一感測層以及第二感測層，第一感測層鍍於該第一纖維上，而第二感測層鍍於該第一感測層上。
100‧‧‧感測纖維
101‧‧‧第一纖維
102‧‧‧第一感測層
103‧‧‧第二感測層
200‧‧‧參考電極纖維
201‧‧‧第二纖維
202‧‧‧第一參考層
203‧‧‧第二參考層
300‧‧‧織物
400‧‧‧衣物
圖1係本發明感測纖維之結構示意圖。
圖2係本發明電極之結構示意圖。
圖3係本發明織物之結構示意圖。
圖4係本發明衣物之示意圖。
圖5係本發明之試驗結果圖。
為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：請同時參照圖1及圖2，圖1係本發明感測纖維之結構示意圖；圖2係本發明電極之結構示意圖。如圖1及圖2所示，本實施例提供之纖維狀感測器包含依附體(可先參照圖3，本實施例之依附體為織物300)、感
測纖維100及電極，該電極即為圖2中所示之參考電極纖維200。由於兩者皆為纖維的緣故，該電極(參考電極纖維200)可與感測纖維100可穿附於該依附體中，且感測纖維100與電極200不相碰觸。
圖1中所示之感測纖維100包含第一纖維101、第一感測層102以及第二感測層103，其中第一感測層102鍍於第一纖維101上，而第二感測層103鍍於第一感測層102上。其中第一纖維101之材質可為聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、尼龍(Nylon)、腈綸聚酯纖維或芳綸纖維；此外亦可以使用金屬材質來實現，例如金、銀、銅、鋁或其合金，本實施例中係利用聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)作為第一纖維101之材質。
接著，第一感測層102之材質可為銀或金，本實施例採用銀；而第二感測層103可為氧化銦錫(ITO)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化錫(SnO2)、氮化鈦(TiN)、氧化銥(IrOx)、氟化鑭(LaF3)、硫化銀(Ag2S)、氧化鋅(ZnO)或摻雜氟之氧化錫(Fluorine-doped Tin Oxide,FTO)，本實施例採用氧化銦錫(ITO)。
而圖2中之參考電極纖維200，其結構上包含第二纖維201、第一參考層202以及第二參考層203，其中第一參考層202鍍於第二纖維201上，而第二參考層203鍍於第一參考層202上。第二纖維201同樣可為聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、尼龍(Nylon)、腈綸聚酯纖維或芳綸纖維，或是金屬材質的金、銀、銅、鋁或其合金，其中又以聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)最佳；此外，本實施例中第一參考層202之材質可為銀，第二參考層203之材質可為氯化銀。
前述第一感測層102、第二感測層103、第一參考層202以及第二參考層203之施鍍方式不為任何方式所限制，僅要可製作出本結構之方法皆屬於本發明的範疇之內。
接著請參照圖3，圖3係本發明織物之結構示意圖。如圖3所示，由於感測纖維100以及參考電極纖維200必須同時浸泡於同一個待測液體才能感測，因此為有效運用本實施例，可將感測纖維100以及參考電極纖維200穿附於依附體，也就是織物300之中。
此外，讓感測纖維100以及參考電極纖維200穿附的織物300，其交織的方式可以採用平織法、針織法、紗織法、緞織法或斜織法，其中尤以本實施例選用的針織法為佳，本發明不以此為限。而位於織物300中穿附的感測纖維100以及參考電極纖維200，該兩者的穿附於織物300中的大小、形狀以及範圍可依據使用者需求決定，僅兩者間不直接導通(或碰觸)即可。
因此，請參照圖4，圖4係本發明衣物之示意圖。本實施例中，圖3中所示之織物300可讓技術人員透過剪裁、裁縫等方式製成衣物400，衣物400為病人所穿著之病人服，透過織物300中的感測纖維100以及參考電極纖維200，可使兩者同時接觸到病人之汗液，進而達到偵測病人生理狀況的功效。此外，對於病人非預期性的出血，亦可透過離子感測的方式偵測到病人血液中的特殊金屬離子，來得之病人可能發生外部創傷之警告。
另，前述之織物300亦可運用於穿戴式裝置，此穿戴式裝置可為血糖機、運動感測器、運動紀錄器或生理記錄器等具有生理監控功能之穿戴式裝置；該穿戴式裝置與至少一綁帶連接，其連接方式可如手錶的
皮革、帆布錶帶一般繫於該穿戴式裝置上，協助將穿戴式裝置固定於人體的頸部、軀幹或四肢，本發明不以此為限。在本實施例中，該至少一綁帶由可由前述之織物300製成，有必要時，該至少一綁帶可和穿戴式裝置電性連接，以提供穿戴式裝置即時的人體生理數據，本發明不以此為限。
而感測纖維100以及參考電極纖維200穿附於衣物400中之部位亦可依照使用者的檢測需求決定，例如使用者僅需要蒐集病患腋下的汗液成份變化資料時，僅將感測纖維100以及參考電極纖維200穿附於會用在腋下部分的織物300，再製成衣物400即可。
當然，由於織物300是一種布料，亦可製成病患躺床所用之床單或棉被，以偵測病人是否有非預期的排泄等情況發生，進而以蒐集非預期狀況下的病人排泄物中的成份，並具以透過網路、應用程式或簡訊等方式通知醫護人員或病患家屬，對於老人健康照護帶來極大的方便性。
接著請參照圖5，圖5係本發明之試驗結果圖。本實施例中，讀取病人汗液中生理狀態的指標主要是氫離子濃度指數(pH)、鈉離子濃度指數(pNa)以及鉀離子濃度指數(pK)之數值，感測纖維100以及參考電極纖維200可各別連接至延伸式場效電晶體(Extended Gate Field Effect Transistor,EGFET)感測器，其中感測纖維100先藉由訊號專換電路或晶片，將數值轉換為電壓(單位mV/pH)後測得。
由圖5可得知，本實施例之纖維狀感測器感測氫離子濃度指數(pH)值得能力較鈉離子濃度指數(pNa)以及鉀離子濃度指數(pK)來的更為優秀，有良好的檢測能力；除此之外更具有能忍耐高重複性檢測之優點。請詳參下表1，表1為pH值敏感度及其線性程度表。如下表1所示，本
實施例在多次檢測後仍能保持良好的感測能力。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。
100‧‧‧感測纖維
200‧‧‧參考電極纖維
300‧‧‧織物
Claims (13)
- 一種纖維狀感測器，包含：一依附體；一感測纖維，包含：一第一纖維；一第一感測層，鍍於該第一纖維上；一第二感測層，鍍於該第一感測層上；以及一電極；其中，該感測纖維與該電極穿附於該依附體中，且該感測纖維與該電極不相碰觸。
- 如請求項1所述之纖維狀感測器，其中該第一纖維為聚酯(PET)纖維、尼龍(Nylon)纖維、腈綸聚酯纖維或芳綸纖維。
- 如請求項1所述之纖維狀感測器，其中該第一纖維之材質為金、銀、銅、鋁或其合金。
- 如請求項1所述之纖維狀感測器，其中該第一感測層為銀或金。
- 如請求項1所述之纖維狀感測器，其中該第二感測層為氧化銦錫(ITO)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化錫(SnO2)、氮化鈦(TiN)、氧化銥(IrOx)、氟化鑭(LaF3)、硫化銀(Ag2S)、氧化鋅(ZnO)或摻雜氟之氧化錫(Fluorine-doped Tin Oxide,FTO)。
- 如請求項1所述之纖維狀感測器，其中該電極為一參考電極纖維，包含：一第二纖維；一第一參考層，鍍於該第二纖維上；以及 一第二參考層，鍍於該第一參考層上。
- 如請求項6所述之纖維狀感測器，其中該第二纖維為聚酯(PET)纖維、尼龍(Nylon)纖維、腈綸聚酯纖維或芳綸纖維。
- 如請求項6所述之纖維狀感測器，其中該第二纖維之材質為金、銀、銅、鋁或其合金。
- 如請求項6所述之纖維狀感測器，其中該第一參考層之材質為銀。
- 如請求項6所述之纖維狀感測器，其中該第二參考層之材質為氯化銀。
- 如請求項1乃至10中任一項之纖維狀感測器，其中該依附體為一織物。
- 一種衣物，該衣物之至少一部分係由請求項1乃至11中任一項所述之纖維狀感測器所製成。
- 一種穿戴式裝置，與至少一綁帶連接，該至少一綁帶由請求項1乃至11中任一項所述之纖維狀感測器所製成。
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