TWI635512B

TWI635512B - 可與生物接觸的傳感材料、用於感測一生理參數的可與生物接觸的單元及其製造方法

Info

Publication number: TWI635512B
Application number: TW106128315A
Authority: TW
Inventors: 邱智瑋; 黃晨洋; 蔡維溢
Original assignee: 聚陽實業股份有限公司
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2018-09-11
Also published as: CN108018021B; TW201818424A; CN108018021A

Abstract

一種用於感測一生理參數的可與生物接觸的單元，其包含一奈米碳層以及一保護層。該奈米碳層響應該生理參數而傳輸一生理訊號。該保護層保護該奈米碳層。

Description

可與生物接觸的傳感材料、用於感測一生理參數的可與生物接觸的單元及其製造方法

本發明是關於一種用於可與生物接觸的單元的傳感材料、製造一可與生物接觸的單元的方法、以及用於感測一生理參數的可與生物接觸的單元，特別是使用非金屬的導電材料，其可用於可與生物接觸的單元的傳感材料。

近幾年來，穿戴式裝置已成為科技界最熱門的商品之一，2016年智慧可穿戴技術更是眾所矚目的焦點，商品的推出除了過去人們比較熟悉的Apple智慧手錶、Google智慧眼鏡、LG智慧手環、Samsung智慧手環外，更多元型態如項鍊、耳環、飾品、衣物等，各式各樣的穿戴式裝置如雨後春筍般地被推展出來，應用的領域也更多元化，如資訊娛樂、運動健身、醫療照護等，再輔以連結App程式的應用，不僅提供使用者更多的應用服務，也創造了穿戴式裝置市場的新興商機但是，目前的穿戴式裝置普遍有共通的問題，那就是對於偵測部位有所限制，僅能獲得有限的人體訊息，及其接觸皮膚不夠緊密而造成訊號不穩定等現象。

穿戴式智慧服飾的原型是在1997年，喬治亞理工學院 Sundaresan Jayaraman教授和Sung-Mee Park博士，在美國海軍資助下，開發出用於監測戰場上士兵健康狀況的”Georgia Tech Wearable Motherboard”，其中人體的接收及傳遞是以金屬纖維材料，並擁有第一件的專利權。

穿戴服飾在產業的發展方面，Adidas公司推出的Men's Training Shirt擁有生理偵測，包括心跳、訓練強度、卡洛里消耗。Speed Cell運動偵測，穿夾在運動鞋上，記錄速度、距離等數據，再以藍芽上載到app來監測這些數據。

X Cell運動偵測與生理偵測(搭配心跳帶)，在運動及訓練時追蹤垂直高度、敏捷度、心率指數。再透過無線功能上載到app來監測這些數據。Athos公司所推出的智慧服飾，主要的功能為肌電圖、目標心律、平均心律、Breathing、卡洛里消耗，等，上衣加上褲子擁有26個感測器可一併監控感測器所感測到的數據。

加拿大OMSignal公司，員工有神經科學家、運動醫療專家、工程師等。正在開發的T恤衫感應器可以計算使用者的走路步伐、呼吸、心跳，在出現異常值時對使用者發出警告訊號。SMART BOX充電一次可用30小時，能抗汗防雨，但並非完全防水。

另外，國內智慧衣的研究單位有財團法人紡織產業綜合研究所、逢甲大學及南緯實業股份有限公司。國內紡織綜合研究所與萬九科技合作開發智慧衣，開發及生產無線心跳及共種運動監視產品的公司，其萬玖科技的母公司為英國的醫療器材公司，共投入五千萬與紡綜所取得相關授權、技術轉移，並建立專業生產設備。紡綜所主要技術以銀纖維製作「織物電極」，強調透氣、吸濕且柔軟耐扭曲，通過AATCC135 100次耐水洗試驗。將織物電極、導電材料、連接器等元件整合於導電織帶，只要購入導電織帶，以車縫方式加工於運動服飾，即可進行心率偵測。

實際應用上的需求，智慧衣的研發將可改善穿戴式裝置目前的缺點。2014年由運動品牌Goldwain負責設計生產，再由東麗、日本電信電話NTT、DOCOMO三家公司共同開發的機能性素材「Hitoe」運動T恤，將感測晶片與衣服布料作結合，並可透過手機顯示及記錄身體的狀態，可測心跳、脈搏、心電圖的運動智慧衣。在這些穿戴服飾中以2014年南緯公司獲得德國IF產品設計獎最受矚目，市售穿戴式人體健康裝置尤其以運動及病人照護的心率偵測為大宗，愛剋智慧科技(AiQ Smart Clothing)打破傳統的錶帶及胸帶思維，讓消費者真正把健康裝置穿上身，形同「長得像衣服的電子產品」，智慧服飾技術橫跨紡織、材料、電子及醫學等領域。當中的金屬纖維技術為該公司的核心技術，如第一圖所示。

請參閱第一圖，其為習知智慧衣內層的導電材料之示意圖。在中華民國發明專利證書號I336738的文獻中，織物10包含一織物結構12，該織物結構12包含一第一層織物102、一第二層織物104、一絕緣層108、與該第一至第二層織物互相交織的導電紗線120。導電紗線120包含偵測區120a與傳導區120b，偵測區120a的波峰120c凸出於第一織物102的一面以作為接觸肌膚感側生理參數之用途，偵測區120a的波谷120d交織於第一層織物102內。導電紗線120由複數條導電纖維123所構成，每一導電纖維123包含金屬鍍層123a與纖維層123b。由於導電纖維123鍍上金屬後使導電紗線120的彈性與拉伸性較差，為了要增加金屬材料的彈性以避免穿戴的不舒適性，導電紗線120會形成彎折的形狀或形成皺摺的形狀來增加其彈性與拉伸性，且導電紗線120也必須與這些層織物102,104互相交織來增加其彈性，這導致複雜的製程而使良率下降，例如須先將金屬材質的導電紗線120抽絲再精確地彎折成想要的凸狀，然後再與彈性絕緣紗線122,124交織在一起，這樣的製程相當耗時費功，目前，國內外知名運動服飾公司陸陸續續投入有關智慧衣產品的銷售，但其訊號接收及傳遞的媒介皆以金屬導電紗線為主，其所使用的金屬材料本質上不具彈性，若要增加彈性則製程繁瑣複雜。因此期望有一種穿戴用傳感材料來達到具有彈性與傳感之功效，同時製程簡單並能增加穿戴時的舒適性。

本技術主要是以製作出低成本、易加工、耐水洗及高導電性的導電漿料並進一步製作成薄膜材料，將此薄膜用在智慧服飾上，突破一般市面上以金屬纖維的智慧衣不耐水洗及價格昂貴等問題，並可以結合心電圖產生的穩定良好的訊號可以感測消費者的心跳及心律等人體訊息，達到運動及醫療上的普及使用。本發明所使用的碳材料主要是取代金屬材料以達到對人體無害，並可作為傳感單元的材料，而同時可增加彈性與穿戴時的舒適性。

高分子以共價鍵結相互連接成分子鏈段，但其所形成的化學鍵電子不能移動，分子間無活潑性，通常為電中性。一般來說高分子本身為絕緣體，但可以經由分子結構改變或是摻入導電填充粒子使其具有導電效果，稱為導電高分子。導電高分子依其導電機制不同可以分為本質型導電高分子及複合型導電高分子。

本質型導電高分子(Intrinsically Conducting Polymer；ICP)是交替的單雙的共軛鍵結而成，利用相鄰未配對的電子雲，越過能隙達到導電的目的。但會因本身正負電性的吸引而凝聚成較大的顆粒，導致在加工應用上極為困難。

而複合型導電高分子(Extrinsic Conductive Polymer,ECP)以高分子為基材，摻入導電填充粒子，經物理法複合，達到導電目的，其導電粒子必須有良好的導電性、不容易產生遷移並且對環境影響小等條件，才能使導電度提高，常見的導電粒子有以下分類：(1)金屬粉體或片狀體：金、銀、銅、鐵、鋁，(2)非金屬具有導電粒子：碳黑(carbon black)、奈米碳管(CNTs)，(3)表面電鍍金屬之高分子粒子，及(4)特殊碳纖維。當導電粒子達到臨界值時，性質與原本的物質有所改變，導電度急遽上升，高分子會從絕緣體轉為導體，此現象被稱為導電滲流現象，而導電粒子混摻的體積臨界值即稱為滲流閾值(percolation thresholds)。

石墨烯(Graphene)為單分子層之石墨(graphite)而來，是一種由碳原子以sp²雜化軌道所組成之六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，其只有一個碳原子厚度的二維奈米材料。目前，石墨烯是世界上最薄(僅一個碳原子厚度)同時也是最堅硬的奈米材料，且其幾乎是完全透明的。其中，石墨烯具有三種的同素異形體，例如零微的富勒稀(Fullerence)、一微的奈米碳管(Carbon nanotubes)及二維的石墨烯(Graphene)。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。實驗中可從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在。石墨烯的命名來自英文的graphite(石墨)+-ene(烯類結尾)。石墨烯被認為是平面多環芳香烴原子晶體。石墨烯的結構非常穩定，碳碳建(carbon-carbon bond)僅為1.42Å。石墨烯內部的碳原子之間的連接很柔韌，當施加外力於石墨烯時，碳原子面會彎曲變形，使得碳原子不必重新排列來適應外力，從而保持結構穩定。這種穩定的晶格結構使石墨烯具有優秀的導熱性。另外，石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發生擠撞，石墨烯內部電子受到的干擾也非常小。

石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的奈米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光"；導熱系數高達5300W/m．K，高於碳奈米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm²/V．s，又比奈米碳管或矽晶體(monocrystalline silicon)高，而電阻率只約10^-6Ω．cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低，電子的移動速度極快，因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或電晶體。由於石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來製造透明觸控螢幕、光板、甚至是太陽能電池。

石墨烯的主要製備方式：化學氣相沉積法(chemical vapor deposition，CVD)、為機械剝離法(mechanical exfoliation)、有機分子分散法、離子插層法、溶劑熱法和氧化還原法(reduced grapheme oxide)等。化學氣相沉積法是以能量激化氣體反應先驅物發生化學反應，在基底表面形成石墨烯薄膜的一種薄膜成長方式。Kim等通過CH₄分解、還原CO等發應生成二維石墨烯薄膜，然而現階段工藝不成熟及高的成本限制了其規模應用；機械剝離法是採用離子束對物質表面刻蝕，並通過機械力對物質表面逕行剝離製備石墨烯。用機械剝離法可從高定向熱解石墨上剝離得到單層石墨烯。但由於工藝複雜，製備石墨烯產率低，不能夠滿足工業化需求，在一定程度上限制了規模化生產；有機分子分散法將石墨在有機溶劑中超生分散得到石墨烯的一種方式。將石墨分散到有機溶劑中通過超聲分散可成功製備出石墨烯，這種方法得到石墨烯缺陷少，但濃度不高；離子插層法，是首先製備石墨層間化合物，然後在有機溶劑中分散製備石墨烯。Penicoud等製備了鹼金屬石墨層間化合物，在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中分散得到石墨烯分散液，這種方式製備石墨烯分散度較低；溶劑熱法是將反應物加入溶劑，利用溶劑在高於臨界溫度和臨界壓力下，能夠溶解絕大多數物質的性質，可以使常規條件下不能發生的反應在高壓爐中能夠以較低溫度逕行，或加速進行。採用乙醇和金屬鈉維反應物，製備了產量達到克量級的石墨烯。由於這種方法發展時間短，現在斷許多理論和技術問題仍不能突破，有待進一步探索。

氧化還原法，是先製成氧化石墨烯再用還原劑還原製備石墨烯；其成本低、產率高，是未來大量生產石墨烯的最佳途徑之一。常用的還原劑有聯胺、硼氫化鈉和對苯二銨等。聯胺還原性強、價格低廉等優點，目前在還原過程中被廣泛採用。Stankovich等研究了氧化石墨烯的改性和還原：先將氧化石墨超聲分散於水中，用聯胺還原，得到石墨烯由於表面含氧官能基減少，表面電位降低，導致石墨烯在溶劑中分散性差，並發生不可逆的團聚現象。為避免團聚在還原過程中使用聚合物對氧化石墨烯表面進行包裹，使用聚苯乙烯磺酸鈉包裹的石墨烯形成膠體分散液。然而聚合物分散劑的加入，影響石墨烯的物理性質，限制了在多方面的應用。Li等在此的研究基礎上，利用純聯胺還原氧化石墨烯的方法在無任何化學穩定劑，通過加入氨水改變pH值控制片層間的靜電斥力，製備了在水相條件下穩定的石墨烯分散液。

用硝酸和氯化鉀可獲得氧化石墨(graphite oxide)。利用硝酸鈉，過錳酸鉀和濃硫酸的混合液，亦發現可以更有效率地得到氧化石墨。進一步改良的方法可大量的剝離出單原子層的氧化石墨烯。由於氧化石墨的基面已經鍵結了大量的氧化官能基團，因此在水溶液中，氧化基團親水作用而使得最上層的石墨烯克服石墨層間的凡德瓦力而剝離。而石墨塊上裸露出來新的石墨基面也同樣具有親水表面，因此延續這樣的機制，石墨烯氧化物就能由氧化石墨塊上，如同剝離洋蔥的方式而脫層下來。然而，依據這種典型的合成方式，所獲得的氧化石墨烯尺寸並不大。因此限制了實際的應用。

於製備氧化石墨塊的步驟，輔以超音波震盪來酸化，可以幫助後續的剝離步驟，進而獲得大面積的氧化石墨烯。此外，藉由調控震盪的時間，可以獲得不同尺寸的石墨烯薄片。此方法所得到最大尺寸的石墨烯薄片可達~3mm，為目前文獻上最大的尺寸。以此所合成的石墨烯氧化物溶液，而除了可以分散溶於水中，石墨烯氧化物也能夠分散於多樣且習用的溶劑中(SDS，DMF和NMP等)，因此提供後續應用的多樣性。

依據上述構想，本發明提出一種可與生物接觸的傳感材料，其包含一碳黑原料、一石墨烯原料、以及一膠料，其中該碳黑原料、該石墨烯原料、以及該膠料之間具有一特定重量比例關係，並被混合。

依據上述構想，本發明提出一種製造一可與生物接觸的單元的方法，包含下列步驟：提供一穿戴件。提供一碳黑原料、一石墨烯原料以及一膠料，其中該碳黑原料、該石墨烯原料以及該膠料之間具有一特定重量比例關係。將該碳黑原料、石墨烯原料以及該膠料混合以形成一混合膠體。將該混合膠體塗佈在該穿戴件上並吹乾，並重覆上述的塗佈與吹乾步驟，直到達到適當的塗佈層數以形成一加工穿戴件。烘烤該加工穿戴件以形成該奈米導電可與生物接觸的單元。

依據上述構想，本發明提出一種用於感測一生理參數的可與生物接觸的單元，其包含一奈米碳層以及一保護層。該奈米碳層響應該生理參數而傳輸一生理訊號。該保護層保護該奈米碳層。

本發明在碳黑原料與石墨烯原料202所混合而成的奈米碳材料中加入膠料則可以增加拉伸性與彈性，三種原料在特定重量比例下可形成具有拉伸性佳的奈米混合碳材料，其可用於智慧衣的導電層以增加穿戴的舒適性，而有別於傳統使用金屬纖維材料的織物，進一步詳細的說明可參照下列的圖式與實施方式以得到進一步的了解。

10‧‧‧織物

102‧‧‧第一層織物

12‧‧‧織物結構

104‧‧‧第二層織物

120a‧‧‧偵測區

108‧‧‧絕緣層

120b‧‧‧傳導區

120c‧‧‧波峰

123‧‧‧複數條導電纖維

120d‧‧‧波谷

123a‧‧‧金屬鍍層

123b‧‧‧纖維層

cube1,cube2,cube3‧‧‧立方體

301‧‧‧奈米碳層

302‧‧‧防水層

303‧‧‧基礎層

304‧‧‧織料層

30‧‧‧可與生物接觸的單元

40‧‧‧可與生物接觸的單元

401‧‧‧奈米碳層

402‧‧‧保護層

403‧‧‧衣料本體

404‧‧‧處理裝置

4021‧‧‧第一保護層

4022‧‧‧第二保護層

4020‧‧‧開口

501‧‧‧傳感單元

502‧‧‧感測部

503‧‧‧傳輸部

5020‧‧‧電極

5031‧‧‧導線

5032‧‧‧無線收發器

VP‧‧‧生理參數

SV‧‧‧生理訊號

52‧‧‧無線訊號

4030‧‧‧外扣環

5033‧‧‧內扣環

第一圖：習知智慧衣內層的導電材料之示意圖。

第二圖：本發明較佳實施例可與生物接觸的傳感材料的示意圖。

第三圖：本發明較佳實施例不同材料的體電阻率的示意圖，第四圖：本發明較佳實施例製造可與生物接觸的單元的流程之示意圖。

第五圖：使用奈米混成碳材料的可與生物接觸的單元的示意圖。

第六圖：本發明較佳實施例製造可與生物接觸的單元的方法之示意圖。

第七圖(a)：本發明較佳實施例傳感單元整合至可與生物接觸的單元中的示意圖。

第七圖(b)：以金屬為傳感材料的ECG平均心電圖。

第七圖(c)：本發明較佳實施例以奈米混成碳薄膜為傳感材料的ECG平均心電圖。

第八圖：本發明較佳實施例隨著清洗次數的電阻值的狀況的示意圖。

第九圖(a)：本發明較佳實施例在一靜態狀況下的該碳黑201的一ECG訊號。

第九圖(b)：本發明較佳實施例在該靜態狀況下的該碳黑-石墨烯材料的一ECG訊號。

第十圖(a)：本發明較佳實施例該碳黑-石墨烯材料的該電極5020的完整ECG示意圖。

第十圖(b)：本發明較佳實施例以每秒心跳數為單位的心率之示意圖。

第十圖(c)：受測者從0到60秒期間是靜止不動時的ECG訊號的示意圖。

第十圖(d)：受測者在120到180秒期間是正在走路時的ECG訊號的示意圖。

第十圖(e)：受測者在180到250秒期間是正在慢跑然後快跑時的ECG訊號的示意圖。

請參閱第二圖，其為本發明較佳實施例可與生物接觸的單元傳感材料20的示意圖。該可與生物接觸的單元傳感材料20包含一碳黑原料201、一石墨烯(Graphene)原料202(Graphene)、以及一膠料203，其中該碳黑原料201、該石墨烯原料202、以及該膠料203之間具有一特定重量比例關係，並被混合。

第二圖是在微觀下的原料混合之示意圖，立方體cube1包含顆粒狀的該碳黑原料201與填滿立方體cube1的膠料203，碳黑原料201屬於非金屬中的可導電物質，由此示意圖可知碳黑原料201相對均勻分布於膠料203中。立方體cube2包含薄膜狀的石墨烯原料202與膠料203，石墨烯原料202亦屬於非金屬中的可導電物質，其以不規則的疊層分布於膠體203中，石墨烯原料202中的單一層片狀或薄膜狀石墨烯的導電性是非常好的，然而在實際應用上要大量獲得單一層片狀或薄膜狀石墨烯仍須考慮到良率，且大多僅能得到多層疊狀的石墨烯，在層與層之間仍有一些空隙而具有相對較高阻抗的特性，因此石墨烯原料202並不一定符合良導體的需求。

在本發明較佳實施例中加入碳黑原料201則可填補石墨烯原料202在其層與層之間的空隙，降低其阻抗，而提升其導電性。從第二圖的立方體cube3中可知該碳黑原料201均勻分布於該石墨烯原料202以及該膠料203中，而形成非金屬中可導電的穿戴用傳感材料20。而在碳黑原料201與石墨烯原料202所混合而成的奈米碳材料中加入膠料203則可以增加拉伸性與彈性，三種原料在特定重量比例下可形成具有拉伸性佳的奈米混合碳材料，其可用於智慧衣的導電層以增加穿戴的舒適性，而有別於傳統使用金屬纖維的織物，金屬纖維在材料的本質上不具彈性，因此穿戴的舒適性降低。若要增加其舒適性，則在製程上複雜耗時，不符成本效益。

碳黑原料201在碳家族中也是屬於同素異形體，在本發明較佳實施例中所採用的碳黑原料201是諾貝爾公司的科琴碳黑(Ketjenblack)，其包括型號EC600JD、型號EC300J。不同型號以其特性來分辯，請參閱以下表1。

從表1可知在特定質量下碳黑原料201對鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)的吸收率，此較佳實施例中以cm³/100g為單位，EC600JD對於DBP的吸收率比EC300J更高，EC600JD的比表面積(BET surface area)也比EC300J更大，比表面積是指在單位質量下物料所具有的總面積，此較佳實施例中以m²/g為單位。EC600JD的主粒子半徑也比EC300J小，雜質含量較高，揮發性也較高，酸鹼度則相同。

另外可再從體電阻率(Volume resistivity)的大小來區別兩者，體電阻率亦可稱為體電阻系數，是衡量物料的阻抗或導電率大小的指標。請參閱第三圖，其為本發明較佳實施例不同材料的體電阻率的示意圖，橫軸代表不同種類的碳黑原料201在樹脂中的重量百分比濃度，例如高密度聚乙烯(HDPE)樹脂，例如以wt%為單位。縱軸代表不同種類的碳黑原料201 的體電阻率，例如以歐姆．公分(Ω．cm)為單位。在第三圖中的四條曲線分別代表碳黑A、乙炔碳黑B、EC600JD、以及EC300J在不同的重量買分比濃度下的體電阻率，其分別以空心三角形、實心正方形、實心圓形、以及空心圓形所連成的曲線來表示。從第三圖可知在相同的重量百分比濃度25%時，乙炔碳黑B的體電阻率為10歐姆．公分，高於碳黑A的體電阻率，可見碳黑A的導電率優於乙炔碳嘿B。在相同的重量百分比濃度6%時，EC600JD的體電阻率為10歐姆．公分，低於EC300J的體電阻率，因此可見EC600JD的導電率不僅優於EC300J，且EC600JD僅在重量百分比濃度6%的狀態下就能達到，此代表少量的EC600JD就能夠有相對不錯的導電率，優於其他三種碳黑的導電率。

在本發明較佳實施例中所採用的石墨烯原料202包括台灣安炬科技股份有限公司的型號PML、PMF、以及PHF，以及台灣財團法人紡織產業綜合研究所的型號TPGnP001、TPGnP002、TPGnP003。這些不同型號的石墨烯之差異在於含氧量不同、層數不同、厚度不同等，其中含氧量與所含有的官能基相關，例如含有羥基OH、羧基COOH等官能基，而含氧量多寡與導電性相關，含氧量較少的在石墨烯原料202的層之間的阻抗性較低，導電性較佳。下列表2示例出安炬公司型號PML20與P-LF10F的特性比較，以識別兩種石墨烯原料202。

表2中的PML20與P-LF10以層數、外觀、含氧量、振實密度、特定表面積、平均側面積、以及導電率等特性來識別。電導率是電阻率的倒數，從表2可知PML20的電導率是大於19S/cm，P-LF10電導率則是大於350S/cm，兩者的含氧量都低於3wt%，PML20的疊層數較多，P-LF10的疊層數較少，如同前述疊層數較多時阻抗會較大，因此可看出PML20的電導率較低，而P-LF10的電導率較高。

下列表3示例出台灣財團法人紡織產業綜合研究所(TTRI)的型號TPGnP001、TPGnP002、TPGnP003的特性比較，以識別不同的石墨烯原料202。

從表3可知TPGnP-001、TPGnP-002、TPGnP-003三種石墨烯原料202僅在基面大小上的特性有差異，基面大小會影響石墨烯原料202的交錯堆疊程度、以及內部孔隙度等特性，基面大小在10-15μm的TPGnP-001，其交錯堆疊程度較高，具有較緻密的斷面結構；而基面大小在3-5μm的TPGnP-003，其內部孔隙度較高，交錯堆疊程度與內部孔隙度會影響材料的阻抗，也影響導電性。

本發明較佳實施例中的該穿戴用傳感材料20是以特定重量比例將該碳黑原料201、該石墨烯原料203、以及該膠料203的混合而成，並非任意比例就可混成，除了依照上述碳黑原料201能均勻分散來填補石墨烯原料202在層與層之間的空隙來增加導電性之外，也加入膠料203來增加彈性或拉伸性，還必需依照特定的重量比例才能混合成功，同時具有導電性與彈性。

下列的表4示例出不同比例的該碳黑原料201、該石墨烯原料203、以及該膠料203的混合配方。

在表4中，實施例2和6中的N/A代表電阻值太大而量測不到。實施例1-9中的碳黑原料201縮寫為CB，石墨烯原料202有PML與TPGnP001兩種，碳黑原料201與石墨烯原料202以特定的重量比例與膠料203混合而形成導電膠體，不同成分與比例的導電膠體之縮寫由CB-PML-重量比例或CB-TPGnP001-重量比例來表示。碳黑原料201與石墨烯原料202混合形成的材料為奈米碳材料，在表4中的該奈米碳材料加上該膠料203混合之後，在該導電膠體中的重量百分比濃度固定為5%。該膠料203包含了樹脂(PU)、水性PU(WPU)、熱塑性PU(TPU)、聚矽氧(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、橡膠、塑料溶膠(plastisol)的至少其中之一。該碳黑原料203包括型號EC600JD及EC300J的至少其中之一。該石墨烯原料202包括型號PML、PMF、PHF、TPGnP001、TPGnP002、TPGnP003的至少其中之一。在表4中僅示例性地列出該石墨烯原料202的某一類成分來進行混合，但亦可使用一種以上的石墨烯原料202與碳黑原料201、膠料203進行混合，亦可使用一種以上的碳黑原料201進行混合。該奈米碳材料亦可包含奈米碳管。

請參閱第四圖，其為本發明較佳實施例製造可與生物接觸的單元的流程之示意圖。本發明較佳實施例是以奈米碳材料所製備的導電膠料，再經由滾筒研磨或機械葉片攪拌將該導電膠料分散至各種樹脂膠料中，該導電膠料例如為碳黑原料201、石墨烯原料202及碳黑原料201/石墨烯原料202的混成材料，該膠料例如為PU、silicone、Epoxy、rubber。最後經由處理方式例如刮刀塗佈的方式，在各種機能彈性布料表面製成薄膜。

在第四圖中，步驟S101，提供一膠料。步驟S102，提供一導電材料。步驟S103，加水混合該膠料與該導電材料，而形成一導電膠體。該導電膠體可藉由步驟S104的熱轉印法、步驟S105的漸層塗佈法、或步驟S106的絲網印刷法將該導電膠體依附在一可與生物接觸的單元20上。在第五圖中則顯示了使用奈米混成碳材料的可與生物接觸的單元30的示意圖，該可與生物接觸的單元30包含一奈米碳層301、一防水層302、一基礎層303、以及一織料層304。該防水層302使用具有相對較高阻抗的材料以做為防刮層，該奈米碳層301則具有低阻抗以作為導電層，該基礎層303則是用來與該織料層304結合，使其不易脫落。

該可與生物接觸的單元30例如可為一織物、以及一穿戴裝置的至少其中之一，該織物包括一智慧型紡織品，該智慧型紡織品包括一智慧寢具、一智慧雨具，例如一智慧棉被、一智慧雨衣、一置會雨傘等，該穿戴單元包括一智慧手環、一智慧扣環、一智慧手錶、一智慧衣、一智慧耳機、一智慧眼鏡、一智慧尿布、一智慧束帶、一智慧心率計、以及一智慧革具，例如一智慧皮革、以及智慧鞋具)的至少其中之一。在本發明較佳實施例中使用奈米混成碳材的導電膠料在織物上可作為人體訊號接收傳遞的應用，例如在第二圖中的立方體cube3中的該穿戴用傳感材料20使用了奈米混成碳材的導電膠料在織物上形成薄膜，以作為感測與傳輸訊號用，然而本發明的應用不限於織物。此外，奈米混成碳材的導電膠料可應用於多個可與生物接觸的單元30上，且在一件智慧衣上亦可同時使用多個可與生物接觸的單元30來同時感測一生理參數，該生理參數包含一心率、一心律、一呼吸率、一血壓、一脈搏、一心電圖參數、一活動步數、一活動強度、以及一熱量消耗的至少其中之一。

請再回到表4，實施例1-9的各種配方的製作流程分別如下。

實施例1：CB-Graphene-WPU filler以重量比1：0比例合成。首先，取5g EC600JD加入500mL之塑膠瓶並加入95mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取95mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刷在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。最後，使用四點探針，在10 x 10cm之布料上測得其表面電阻值為540歐姆，三用電錶量測到在任意距離小於5cm的兩點所得到的電阻值為3.6KΩ。所有實施例中主要是以四點探針式電錶來量測一材料中的表面電阻係數，而三用電錶主要是量測該材料的整體電阻係數，透過電阻量測往往可以檢測出這些參數在材料與電路製作過程中是否穩定。而製程參數穩定度是影響產品良率的重要關鍵因素之一。

實施例2：CB-Graphene-WPU filler以重量比0：1比例合成。首先，取5g PML加入500mL之塑膠瓶並加入95mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取95mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刮在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。最後，使用四點探針，在10 x 10cm布料上測量之，以得知其表面電阻值。因在實施例2中不含碳黑原料201，僅含有石墨烯原料202，如同前述，石墨烯原料202的多層片狀疊層之間會有孔隙而降低了導電性，因而此狀態下電阻值太大而量測不到。加水量可適當調整，例如所加到膠料203中的水量可與膠料203相同，其中該混合後的導電膠體的黏性與加水的量相關。

實施例3：CB-Graphene-WPU filler以重量比1：1比例合成。首先，取2.5g EC600JD和2.5g PML分別加入500mL之塑膠瓶並加入95mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取95mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刮在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。最後，使用四點探針，在10 x 10cm布料上測量之，得知其表面電阻值為630歐姆，三用電錶量測到在任意距離小於5cm的兩點所得到的電阻值為4.1KΩ。

實施例4：CB-Graphene-WPU filler以重量比2：1比例合成。首先，取3.33g EC600JD和1.67g PML分別加入500mL之塑膠瓶並加入95mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取95mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刮在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。最後，使用四點探針，在10 x 10cm布料上測量之，得知其表面電阻值為480歐姆，三用電錶量測到在任意距離小於5cm的兩點所得到的電阻值為2.6KΩ。實施例4中的導電性比在實施例3的好一些，因為在同樣重量的石墨烯原料202的狀態下，實施例4中的碳黑原料201的重量是實施例3中的兩倍，此填補了石墨烯原料202在片狀疊層之間的空隙而增加導電性。

實施例5：CB-Graphene-WPU filler以重量比1：2比例合成。首先，取1.67g EC600JD和3.33g PML分別加入500mL之塑膠瓶並加入95mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取95mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刮在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。最後，使用四點探針，在10 x 10cm布料上測量之，得知其表面電阻值為510歐姆，三用電錶量測到在任意距離小於5cm的兩點所得到的電阻值為3.05KΩ。實施例5中的導電性比在實施例3的好一些，因為在同樣重量的碳黑原料201的狀態下，實施例5中的石墨烯原料202的重量是實施例3中的兩倍，此增加石墨烯原料202中的單層片狀之延伸而可增加導電性，但若增加越多則會趨向增加片狀疊層而降低其導電性。

實施例6：CB-Graphene-WPU filler以重量比0：1比例合成。首先，取5g TPGn001加入500mL之塑膠瓶並加入95mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取95mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刮在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。最後，使用四點探針，在10 x 10cm布料上測量之，以得知其表面電阻值。因在實施例6中不含碳黑原料201，僅含有石墨烯原料202，如同前述，石墨烯原料202的多層片狀疊層之間會有孔隙而降低了導電性，因而此狀態下電阻值太大而量測不到。

實施例7：CB-Graphene-WPU filler以重量比1：1比例合成。首先，取2.5g EC600JD和2.5g TPGn001分別加入500mL之塑膠瓶並加入95mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取95mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刮在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。最後，使用四點探針，在10 x 10cm布料上測量之，得知其表面電阻值為720歐姆，三用電錶量測到在任意距離小於5cm的兩點所得到的電阻值為4.8KΩ。

實施例8：CB-Graphene-WPU filler以重量比2：1比例合成。首先，取3.33g EC600JD和1.67g TPGn001分別加入500mL之塑膠瓶並加入95mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取95mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刮在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。最後，使用四點探針，在10 x 10cm布料上測量之，得知其表面電阻值為630歐姆，三用電錶量測到在任意距離小於5cm的兩點所得到的電阻值為2.95KΩ。

實施例9：CB-Graphene-WPU filler以重量比1：2比例合成。首先，取1.67g EC600JD和3.33g TPGn001分別加入500mL之塑膠瓶並加入95mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取95mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刮在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。最後，使用四點探針，在10 x 10cm布料上測量之，得知其表面電阻值為590歐姆，三用電錶量測到在任意距離小於5cm的兩點所得到的電阻值為3.6KΩ。

請參閱下列表5，其為本發明較佳實施例該碳黑原料201、該石墨烯原料203、以及該膠料203的混合配方。

表5與表4不同的地方在於奈米碳材料(包含碳黑原料201與石墨烯原料202)在膠料203中的重量百分比濃度wt%逐漸增加。表5中的N/A代表電阻值太大而量測不到，虛線代表電阻值接近零。

實施例10：碳材比例CB-PML-1：2)4wt% in PU。首先，取2.67g EC600JD及1.33g PML分別加入500mL之塑膠瓶並加入96mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取96mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刮在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。最後，使用四點探針，在10 x 10cm布料上測量之，以得知其表面電阻值。因在實施例10中的奈米碳材料的重量百分比較小，未出現可導電的特性，所以阻抗較大而量測不到。

實施例11：碳材比例CB-PML-1：2)6wt% in PU。首先，取4g EC600JD和2g PML分別加入500mL之塑膠瓶並加入94mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取94mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刮在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。最後，使用四點探針，在10 x 10cm布料上測量之，得知其表面電阻值為180Ω，三用電錶量測到在任意距離小於5cm的兩點所得到的電阻值為2KΩ。

實施例12：碳材比例CB-PML-1：2)11wt%。首先，取4.67g EC600JD及2.33g PML分別加入500mL之塑膠瓶並加入93mL WPU利用機械攪拌機攪拌混均。另外，取93mL水緩慢加入膠體中，混合均勻後利用三滾筒混練機在25℃下攪拌15分鐘。混合後的導電膠體使用刮刀刮在彈性纖維布料上，用以熱風槍吹乾表面，重複刮三到五層後，置入烘箱130℃下反應5分鐘，得之。使用四點探針，在10 x 10cm布料上測量之，得知其表面電阻值為150Ω，三用電錶量測到在任意距離小於5cm的兩點所得到的電阻值為1.6KΩ。最後，剪裁成兩片11 x 2cm貼合在衣物上做為智慧衣電極層，使用奇翼醫電裝置量測20秒，得平均心電圖，再與以金屬銅網為材料的智慧衣做比較。

本發明所有實施例僅示例出較佳的比例，其他比例在本發明的精神下本領域具有通常知識者仍可在無須過度的實驗下，以其他比例混合這些原料，其仍在本發明範圍內。例如，該碳黑原料201與該石墨烯原料 202的比例可介於0~2：2~0，即當該碳黑原料201從比例為0開始增加時，該石墨烯原料202從比例為2開始減少，但兩者的比例總合為2；當該碳黑原料201從比例為2開始減少時，該石墨烯原料202從比例為0開始增加，但兩者的比例總合仍為2。類似地，該碳黑原料201與該石墨烯原料202在該膠料203的重量百分比濃度wt%介於5~11%，例如該碳黑原料201與該石墨烯原料202的重量總和從5公克開始增加時，則該膠料203的重量從95公克開始減少，但所有原料的總重仍為100公克。

請參閱第六圖，其為本發明較佳實施例製造一可與生物接觸的單元的方法之示意圖。步驟S201，提供一穿戴件。步驟S202，提供一碳黑原料、一石墨烯原料、以及一膠料，其中該碳黑原料、該石墨烯原料以及該膠料之間具有一特定重量比例關係。步驟S203，將該碳黑原料、石墨烯原料以及該膠料混合以形成一混合膠體。步驟S204，將該混合膠體塗佈在該穿戴件上並吹乾，並重覆上述的塗佈與吹乾步驟，直到達到適當的塗佈層數以形成一加工穿戴件。步驟S205，烘烤該加工穿戴件以形成一奈米導電可與生物接觸的單元。

請參閱第七圖(a)，其為本發明較佳實施例傳感單元501整合至可與生物接觸的單元40中的示意圖。用於感測一生理參數VP的可與生物接觸的單元40包含一奈米碳層401以及一保護層402。該奈米碳層401響應該生理參數VP而傳輸一生理訊號SV。該保護層402保護該奈米碳層401。該奈米碳層402作為一傳感單元501，該傳感單元501包含一奈米混成碳材料。該奈米混成碳材料包含一感測部502與耦合於該感測部502的一傳輸部503。該保護層402具有水隔絕或電絕緣的特性以防止該奈米碳層401被破壞，並包括一第一保護層4021及一第二保護層4022。該第一保護層4021及該第二保護層4022的其中之一具有一開口4020，在本實施例中的開口4020在第一保護層4021以與肌膚接觸。該感測部502經由該開口4020來感測該生理參數VP，該生理參數VP包含一心率、一心律、一呼吸率、一血壓、一脈搏、一心電圖參數、一活動步數、一活動強度、以及一熱量消耗的至少其中之一。該傳輸部503傳遞該生理訊號SV。該感測部502包含一電極5020。該傳輸部503包含一導線5031及一無線收發器5032的至少其中之一，該無線收發器5032例如是一RFID收發器。該電極5020與導線5031所使用的材料可為奈米混成碳材料，該無線收發器5032可為奈米混成碳材料製作成的線圈以收發無線訊號52，在另一較佳實施例中奈米混成碳材料亦可作為扣環用來固定一外接型的無線模組，該外接型的無線模組可與該傳感單元501分開為另一模組，且可分離式地藕接於一外扣環4030上。該可與生物接觸的單元40更包含一衣料本體403及一處理裝置404，在該衣料本體403上的外扣環4030可與以奈米混成碳材料製作的內扣環5033電連接，以將該生理訊號SV傳至該處理單元404來處理。該衣料本體403包覆該保護層402。該處理裝置404設置在該衣料本體403上，並接收來自該傳感單元501的該生理訊號SV，再藉由應用程式APP處理後將該生理參數VP以圖表顯示。在該處理裝置404與該傳輸部503之間也可用有線的方式來傳輸該生理訊號SV，並不在此限。

請參閱第七圖(b)，其為以金屬為傳感材料的ECG平均心電圖，第七圖(c)則是本發明較佳實施例以奈米混成碳薄膜為傳感材料的ECG平均心電圖。橫軸代表時間，以秒為單位，縱軸代表感測到的電壓之振幅，以微伏特為單位。P1,P2是P波，其代表的是左右心房連續性的去極化收縮； Q1與Q2、R1與R2、S1與S2是QRS波，其代表著左右心室的去極化；T1,T2是T波，其代表著心室再極化。在第七圖(b)與第七圖(c)中，P1與P2的波形相似、Q1,R1,S1與Q2,R2,S2的波形相似、T1,T2的波形相似，因此以奈米混成碳薄膜為傳感材料所量測到的ECG平均心電圖，可達到以金屬為傳感材料的ECG平均心電圖之結果，且以奈米混成碳薄膜為傳感材料具有彈性，增加穿戴時的舒適度，製程簡單良率高。

在第七圖(a)中，可與生物接觸的單元40與第一圖中的織物10完全不同，織物10中的纖維層123b鍍上一層金屬鍍層123a後，才能分別形成該第一與第二層織物102,104，兩者互相交織形成導電紗線120。而本發明可與生物接觸的單元40則是各層分明，例如奈米碳層與與該衣料本體403各層分明，並無將兩者材料混合而形成類似該導電紗線120，因此在結構上完全不同。

本發明較佳實施例使用奈米混成碳薄膜為傳感材料，利用塗佈法、熱轉印法、或絲網印刷法將奈米混成碳薄膜附著於織料中而整合成該可與生物接觸的單元40，該可與生物接觸的單元40經水洗特定次數後，例如至少20次後，再將其烘乾後使用四點探針方式量測，量測到的電阻值符合智慧衣的要求。

請參閱第八圖，其為本發明較佳實施例隨著清洗次數的電阻值的狀況的示意圖。在第八圖中的橫軸代表在第七圖(a)中的依附至該衣服本體403的電極5020的清洗次數，且該電極5020包括該碳黑材料201，或是如同第二圖立方體cube3的該碳黑-石墨烯材料。第八圖中的縱軸表示該電極5020每單位面積的電阻值(例如平方公分cm2)，且該碳黑材料201與該碳黑- 石墨烯材料(201+202)分別是藉由一三角形與一圓形來表示。在第八圖中，可以知道該石墨烯在被加入到該碳黑材料201後，可用來降低該電阻值，因為它的高面積比率的特性可有助於該碳黑材料201的導電性。此外，當该碳黑材料201或該碳黑-石墨烯材料(201+202)被使用時，每一碳黑電極以及每一碳黑-石墨烯電極即使在清洗50次之後，仍可維持在相同於初始的狀況。例如，該碳黑材料的電阻值約為580-730歐姆/每單位面積，且該碳黑-石墨烯材料的電阻值約為160-200歐姆/每單位面積。

如同第九圖(a)與第九圖(b)所示，在經過清洗50次後，該電極5020仍可維持該ECG的感測未受損之訊號。請參閱的九圖(a)與第九圖(b)，第九圖(a)顯示本發明較佳實施例在一靜態狀況下的該碳黑201的一ECG訊號；第九圖(b)則是顯示本發明較佳實施例在該靜態狀況下的該碳黑-石墨烯材料的一ECG訊號。該靜態狀況代表人體並未移動或是做出任何活動。此外，在一動態狀況下所量測到的ECG訊號，在經過50次的清洗後也是穩定的，如同在第十圖(a)-第十圖(e)所顯示。

請參閱第十圖(a)，其為本發明較佳實施例該碳黑-石墨烯材料的該電極5020的完整ECG示意圖。在第十圖(a)中，橫軸為表示時間，以秒為單位，縱軸表示所感測到的電壓的振幅，以微幅特為單位。此實施例中是以一個23歲的男性為例，其身高與體重分別為165公分與55公斤。從0到60秒的期間，該男性在該靜態狀況下是靜止的，但分別在61到120秒、121秒到210秒、211到330秒的該動態狀況的期間，該男性分別走路、慢跑、以及快跑。從331到480秒，該男性休息。該碳黑-石墨烯的該電極5020的電阻值在經過50次的清洗後約為200±20歐姆/每單位面積。

請參閱第十圖(b)，其為本發明較佳實施例以每秒心跳數為單位的心率之示意圖。其顯示該男性分別在靜止、走路、慢跑、以及快跑的不同的心率的狀態。

請參閱第十圖(c)、第十圖(d)、以及第十圖(e)。第十圖(c)顯示當該受測者(男性)在0到60秒期間是靜止不動時的ECG訊號的示意圖。第十圖(d)顯示當該受測者(男性)在120到180秒期間是正在走路時的ECG訊號的示意圖。第十圖(e)顯示當該受測者(男性)在180到250秒期間是正在慢跑然後快跑時的ECG訊號的示意圖。

實施例

1. 一種可與生物接觸的傳感材料，其包含一碳黑原料、一石墨烯原料、以及一膠料，其中該碳黑原料、該石墨烯原料、以及該膠料之間具有一特定重量比例關係，並被混合。

2. 如實施例1所述的材料，其中該穿戴用傳感材料更包含一奈米碳管原料。該碳黑原料包括型號EC600JD及EC300J的至少其中之一。該石墨烯原料包括型號PML、PMF、PHF、TPGnP001、TPGnP002、TPGnP003的至少其中之一。該膠料包括樹脂(PU)、水性PU、熱塑性PU、聚矽氧(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、橡膠、塑料溶膠(plastisol)的至少其中之一。

3. 如實施例1-2所述的材料，其中該碳黑原料以及該石墨烯原料的重量比例關係為0~2：2~0，該碳黑原料與該石墨烯原料在該膠料中的重量百分比濃度wt%介於5~11%

4. 一種製造一可與生物接觸的單元的方法，包含下列步驟：提供一穿戴件。提供一碳黑原料、一石墨烯原料以及一膠料，其中該碳黑原料、該石墨烯原料以及該膠料之間具有一特定重量比例關係。將該碳黑原料、石墨烯原料以及該膠料混合以形成一混合膠體。將該混合膠體塗佈在該穿戴件上並吹乾，並重覆上述的塗佈與吹乾步驟，直到達到適當的塗佈層數以形成一加工穿戴件。烘烤該加工穿戴件以形成該奈米導電可與生物接觸的單元。

5. 如實施例4所述的方法，其中：形成該混合膠體的步驟包含下列子步驟：加入與該膠料同等體積的水以進行均勻混合；以及利用三滾筒混練機在常溫下攪拌一特定時間以形成該混合膠體，其中該混合膠體的黏性與加水的量相關。該混合膠體藉由使用一刮刀而被塗佈在該穿戴件上，其中該穿戴件是一彈性纖維布料。形成該加工穿戴件的步驟包含使用一熱風槍吹乾該穿戴件的表面。該方法更包含下列步驟：將該加工穿戴件置入烘箱，在一特定溫度與一特定時間下反應。重覆水洗該奈米導電可與生物接觸的單元。量測該奈米導電可與生物接觸的單元的一電性參數，其中該電性參數至少包括一電阻值。

6. 一種用於感測一生理參數的可與生物接觸的單元，包含一奈米碳層以及一保護層。該奈米碳層響應該生理參數而傳輸一生理訊號。該保護層保護該奈米碳層。

7. 如實施例6所述的可與生物接觸的單元，其中該奈米碳層作為一傳感單元，該傳感單元包含一奈米混成碳材料。該奈米混成碳材料包含一感測部與耦合於該感測部的一傳輸部。該保護層具有水隔絕或電絕緣的特性以防止該奈米碳層被破壞，並包括一第一保護層及一第二保護層。該第一保護層及該第二保護層的其中之一具有一開口。該感測部經由該開口來感測該生理參數，該生理參數包含一心率、一心律、一呼吸率、一血壓、一脈搏、一心電圖參數、一活動步數、一活動強度、以及一熱量消耗的至少其中之一。該傳輸部傳遞該生理訊號。該感測部包含一電極。該傳輸部包含一導線及一無線收發器的至少其中之一，該無線收發器包括一RFID收發器。

8. 如實施例6-7所述的可與生物接觸的單元，其中該奈米碳層包含一奈米混成碳材料。該奈米混成碳材料包含一奈米碳材料與一膠料，該奈米碳材料包含一碳黑原料、一石墨烯原料、以及一奈米碳管原料的至少其中之一。該碳黑原料、該石墨烯原料、以及該膠料之間具有一特定重量比例關係，並被混合以形成一奈米混成碳材料。該碳黑原料包括型號EC600JD及EC300J的至少其中之一。該石墨烯原料包括型號PML、PMF、PHF、TPGnP001、TPGnP002、TPGnP003的至少其中之一。該膠料包括樹脂(PU)、水性PU、熱塑性PU、聚矽氧(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、橡膠、塑料溶膠(plastisol)的至少其中之一。

9. 如實施例6-8所述的可與生物接觸的單元，其中該奈米碳層包含一奈米混成碳材料。該奈米混成碳材料包含一奈米碳材料與一膠料。該奈米碳材料在該奈米混成碳材料中的重量比例與該奈米混成碳材料的導電度相關。該膠料在該奈米混成碳材料中的重量比例與該奈米混成碳材料的拉伸性相關。該碳黑原料在該奈米碳材料中的重量比例與該奈米碳材料的均勻性相關。

10. 如實施例6-9所述的可與生物接觸的單元，其中該可與生物接觸的單元包括一織物與一穿戴單元的至少其中之一，該織物包括一智慧型紡織品，該智慧型紡織品包括一智慧寢具、一智慧雨具，該穿戴單元包括一智慧手環、一智慧扣環、一智慧手錶、一智慧衣、一智慧耳機、一智慧眼鏡、一智慧尿布、一智慧束帶、一智慧心率計、以及一智慧革具的至少其中之一。該奈米碳層作為一傳感單元。該可與生物接觸的單元被水清洗以處於一清潔狀態，其中在該清潔狀態中，該奈米混成碳材料的電阻值小於100歐姆。該可與生物接觸的單元更包含一衣料本體及一處理裝置。該衣料本體包覆該保護層。該處理裝置設置在該衣料本體上，並接收來自該傳感單元的該生理訊號。

11. 一種用於感測一生理參數的可與生物接觸的單元，包含一奈米碳層以及一保護層。該奈米碳層響應該生理參數而傳輸一生理訊號，並包括一碳黑原料、一石墨烯原料、以及一膠料，其中該碳黑原料、該石墨烯原料、以及該膠料之間具有一特定重量比例關係，並被混合。而該保護層保護該奈米碳層。

12. 如實施例11所述的穿戴用傳感材料，其中該穿戴用傳感材料更包含一奈米碳管原料。該碳黑原料包括型號EC600JD及EC300J的至少其中之一。該石墨烯原料包括型號PML、PMF、PHF、TPGnP001、TPGnP002、TPGnP003的至少其中之一。該膠料包括樹脂(PU)、水性PU、熱塑性PU、聚矽氧(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、橡膠、塑料溶膠(plastisol)的至少其中之一。

13. 如實施例11-12所述的穿戴用傳感材料，其中該保護層具有一開口，該生理參數通過該開口被該奈米碳層感測，該生理參數包含一心率、一心律、一呼吸率、一血壓、一脈搏、一心電圖參數、一活動步數、一活動強度、以及一熱量消耗的至少其中之一。該碳黑原料以及該石墨烯原料的重量比例關係為0~2：2~0，該碳黑原料與該石墨烯原料在該膠料中的重量百分比濃度wt%介於5~11%。

14. 一種用於感測一生理參數的可與生物接觸的單元，包含一奈米碳層以及一織料層。該奈米碳層響應該生理參數而傳輸一生理訊號。該織料層與該奈米碳層結合。

15. 如實施例14所述的可與生物接觸的單元其中該奈米碳層包括一碳黑原料、一石墨烯原料、以及一膠料，其中該碳黑原料、該石墨烯原料、以及該膠料之間具有一特定重量比例關係，並被混合。該可與生物接觸的單元更包含一基礎層與一防水層，該織料層藉由該基礎層與該奈米碳層結合。該奈米碳層作為一導電層，該防水層與該奈米碳層結合。該奈米碳層作為一傳感單元，該傳感單元包含一奈米混成碳材料。該奈米混成碳材料包含一感測部與耦合於該感測部的一傳輸部。該傳輸部傳遞該生理訊號。該感測部包含一電極。該傳輸部包含一導線及一無線收發器的至少其中之一，該無線收發器包括一RFID收發器。該奈米碳層包含一奈米混成碳材料。該奈米混成碳材料包含一奈米碳材料與一膠料。該奈米碳材料在該奈米混成碳材料中的重量比例與該奈米混成碳材料的導電度相關。該膠料在該奈米混成碳材料中的重量比例與該奈米混成碳材料的拉伸性相關。該碳黑原料在該奈米碳材料中的重量比例與該奈米碳材料的均勻性相關。該可與生物接觸的單元更包含一保護層，保護該奈米碳層。該保護層具有水隔絕或電絕緣的特性以防止該奈米碳層被破壞，並包括一第一保護層及一第二保護層。該第一保護層及該第二保護層的其中之一具有一開口。該感測部經由該開口來感測該生理參數，該生理參數包含一心率、一心律、一呼吸率、一血壓、一脈搏、一心電圖參數、一活動步數、一活動強度、以及一熱量消耗的至少其中之一。該可與生物接觸的單元包括一織物與一穿戴單元的至少其中之一，該織物包括一智慧型紡織品，該智慧型紡織品包括一智慧寢具、一智慧雨具，該穿戴單元包括一智慧手環、一智慧扣環、一智慧手錶、一智慧衣、一智慧耳機、一智慧眼鏡、一智慧尿布、一智慧束帶、一智慧心率計、以及一智慧革具的至少其中之一。

綜上所述，本發明的說明與實施例已揭露於上，然其非用來限制本發明，凡習知此技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍之下，當可做各種更動與修飾，其仍應屬在本發明專利的涵蓋範圍之內。

Claims

一種可與生物接觸的傳感材料，包含：一碳黑原料；一石墨烯原料；以及一膠料，其中該碳黑原料、該石墨烯原料、以及該膠料之間具有一特定重量比例關係，並被混合，其中該碳黑原料以及該石墨烯原料的重量比例關係為0：2至2：0，該碳黑原料與該石墨烯原料在該膠料中的重量百分比濃度wt%介於5~11%，且碳黑原料均勻分散該石墨烯原料。
如申請專利範圍第1項所述的材料，其中：該傳感材料更包含一奈米碳管原料；以及該膠料包括樹脂(PU)、水性PU、熱塑性PU、聚矽氧(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、橡膠、塑料溶膠(plastisol)的至少其中之一。
一種製造一可與生物接觸的單元的方法，包含下列步驟：提供一穿戴件；提供一碳黑原料、一石墨烯原料以及一膠料，其中該碳黑原料、該石墨烯原料以及該膠料之間具有一特定重量比例關係，其中該碳黑原料以及該石墨烯原料的重量比例關係為0：2至2：0，該碳黑原料與該石墨烯原料在該膠料中的重量百分比濃度wt%介於5~11%，且碳黑原料均勻分散該石墨烯原料；將該碳黑原料、石墨烯原料以及該膠料混合以形成一混合膠體；將該混合膠體塗佈在該穿戴件上並吹乾，並重覆上述的塗佈與吹乾步驟，直到達到適當的塗佈層數以形成一加工穿戴件；以及烘烤該加工穿戴件以形成該可與生物接觸的單元。
如申請專利範圍第3項所述的方法，其中：形成該混合膠體的步驟包含下列子步驟：加入與該膠料同等體積的水以進行均勻混合；以及利用三滾筒混練機在常溫下攪拌一特定時間以形成該混合膠體，其中該混合膠體的黏性與加水的量相關；該混合膠體藉由使用一刮刀而被塗佈在該穿戴件上，其中該穿戴件是一彈性纖維布料；形成該加工穿戴件的步驟包含使用一熱風槍吹乾該穿戴件的表面；以及該方法更包含下列步驟：將該加工穿戴件置入烘箱，在一特定溫度與一特定時間下反應；重覆水洗該奈米導電可與生物接觸的單元；以及量測該奈米導電可與生物接觸的單元的一電性參數，其中該電性參數至少包括一電阻值。
一種用於感測一生理參數的可與生物接觸的單元，包含：一奈米碳層，響應該生理參數而傳輸一生理訊號；以及一保護層，保護該奈米碳層，其中該奈米碳層包含一奈米混成碳材料，該奈米混成碳材料包含一奈米碳材料與一膠料，該奈米碳材料包含一碳黑原料、一石墨烯原料、以及一奈米碳管原料的至少其中之一，其中該碳黑原料以及該石墨烯原料的重量比例關係為0：2至2：0，該碳黑原料與該石墨烯原料在該膠料中的重量百分比濃度wt%介於5~11%，且碳黑原料均勻分散該石墨烯原料。
如申請專利範圍第5項所述的可與生物接觸的單元，其中：該奈米碳層作為一傳感單元，該傳感單元包含一奈米混成碳材料；該奈米混成碳材料包含一感測部與耦合於該感測部的一傳輸部；該保護層具有水隔絕或電絕緣的特性以防止該奈米碳層被破壞，並包括一第一保護層及一第二保護層；該第一保護層及該第二保護層的其中之一具有一開口；該感測部經由該開口來感測該生理參數，該生理參數包含一心率、一心律、一呼吸率、一血壓、一脈搏、一心電圖參數、一活動步數、一活動強度、以及一熱量消耗的至少其中之一；該傳輸部傳遞該生理訊號；該感測部包含一電極；以及該傳輸部包含一導線及一無線收發器的至少其中之一，該無線收發器包括一(Radio Frequency Identification,RFID)無線射頻識別收發器。
如申請專利範圍第5項所述的可與生物接觸的單元，其中：該碳黑原料、該石墨烯原料、以及該膠料之間具有一特定重量比例關係，並被混合以形成該奈米混成碳材料；以及該膠料包括樹脂(PU)、水性PU、熱塑性PU、聚矽氧(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、橡膠、塑料溶膠(plastisol)的至少其中之一。
如申請專利範圍第5項所述的可與生物接觸的單元，其中：該奈米混成碳材料包含一奈米碳材料與一膠料；該奈米碳材料在該奈米混成碳材料中的重量比例與該奈米混成碳材料的導電度相關；該膠料在該奈米混成碳材料中的重量比例與該奈米混成碳材料的拉伸性相關；以及該碳黑原料在該奈米碳材料中的重量比例與該奈米碳材料的均勻性相關。
如申請專利範圍第5項所述的可與生物接觸的單元，其中：該可與生物接觸的單元包括一織物與一穿戴單元的至少其中之一，該織物包括一智慧型紡織品，該智慧型紡織品包括一智慧寢具、一智慧雨具，該穿戴單元包括一智慧手環、一智慧扣環、一智慧手錶、一智慧衣、一智慧耳機、一智慧眼鏡、一智慧尿布、一智慧束帶、一智慧心率計、以及一智慧革具的至少其中之一；該奈米碳層作為一傳感單元；該可與生物接觸的單元被水清洗以處於一清潔狀態，其中在該清潔狀態中，該奈米混成碳材料的電阻值小於100歐姆；該可與生物接觸的單元更包含一衣料本體及一處理裝置；該衣料本體包覆該保護層；以及該處理裝置設置在該衣料本體上，並接收來自該傳感單元的該生理訊號。