TWI692566B

TWI692566B - 轉印紙以及智慧衣物的製作方法

Info

Publication number: TWI692566B
Application number: TW106134164A
Authority: TW
Inventors: 祓川浩一; 簡仁建; 林穎聰; 洪翠禪
Original assignee: 金寶電子工業股份有限公司
Priority date: 2017-10-03
Filing date: 2017-10-03
Publication date: 2020-05-01
Also published as: EP3466325A1; TW201915261A; US10577745B2; US20190099994A1

Abstract

一種轉印紙。轉印紙包括剝離層以及導電層。導電層形成於剝離層上，且適於被轉印至軟性材料層上。被轉印至軟性材料層上後，導電層用於與穿戴軟性材料層的穿戴者電性接觸，以傳導穿戴者的生理訊號。

Description

轉印紙以及智慧衣物的製作方法

本發明是有關於一種轉印紙以及衣物的製作方法，且特別是有關於一種具有導電層的轉印紙以及智慧衣物的製作方法。

一般來說，要得到諸如心電圖、腦波圖、肌電訊號等電生理訊號，必須將附有導電膠的電極貼片長時間黏貼於測試者身上，以利於量測儀器進行量測與紀錄。然而，電極貼片的長時間黏貼存在透氣性低、流汗水氣無法排出以及活動後易由於衣物摩擦造成電極貼片脫落等缺點，造成測試者有不舒適與不便利的感覺。此外，電極貼片亦存在無法重複使用而不利環保的缺陷。

近年來，隨著紡織科技的發展，已藉由導電布或將電路印刷至布品或薄膜上來製作智慧衣，並進一步將智慧衣與生理訊號感測儀器連接，以取代電極貼片的使用。然而，由於智慧衣通常為製造廠大量開版之公版尺寸衣服，因此穿戴者未必能找到合適其身材之尺寸；又進一步也因為穿戴不合適身材尺寸之衣服時，該衣服較難完全服貼穿戴者皮膚，導致所量測到的生理訊號存在訊號不穩定的現象。

本發明提供一種轉印紙，可將導電層轉印至軟性材料層上，以製作出用於進行生理訊號偵測的衣物。

本發明另提供一種智慧衣物的製作方法，可藉由簡單的步驟將導電層轉印至衣物上，以製作出用於生理訊號偵測的智慧衣物。

本發明的轉印紙包括剝離層以及導電層。導電層形成於剝離層上，且適於被轉印至軟性材料層上。被轉印至軟性材料層上後，導電層用於與穿戴軟性材料層的穿戴者電性接觸，以傳導穿戴者的生理訊號。

在本發明的一實施例中，上述的轉印紙為熱轉印紙。

在本發明的一實施例中，上述的導電層包括具延展性的導電墨。

在本發明的一實施例中，上述的具延展性的導電墨更包括親水性合成樹脂或親水性溶劑。

在本發明的一實施例中，上述的導電層與軟性材料層的穿戴者直接接觸。

在本發明的一實施例中，更包括第一保護層，其中第一保護層配置於剝離層與導電層之間，第一保護層與軟性材料層的穿戴者直接接觸。

在本發明的一實施例中，上述的第一保護層具有導電性與耐洗性。

在本發明的一實施例中，更包括第二保護層，其中導電層配置於第二保護層與剝離層之間。

在本發明的一實施例中，上述的第二保護層的拉伸性大於導電層的拉伸性。

在本發明的一實施例中，上述的剝離層經表面電漿處理。

本發明的智慧衣物的製作方法包括以下步驟。將轉印紙放置於軟性材料層上，轉印紙包括剝離層以及導電層，其中導電層形成於剝離層上。去除剝離層，將導電層轉印至軟性材料層上，其中導電層用以傳導穿戴軟性材料層的穿戴者的生理訊號。

在本發明的一實施例中，上述的將導電層轉印至軟性材料層上的方法包括熱轉印。

在本發明的一實施例中，上述的轉印溫度為160℃至200℃，以及轉印時間為1分鐘至15分鐘。

在本發明的一實施例中，上述的轉印紙更包括第一保護層，第一保護層配置於剝離層與導電層之間。

在本發明的一實施例中，在轉印導電層之後，更包括於導電層上形成第一保護層。

在本發明的一實施例中，上述的轉印紙更包括第二保護層，導電層配置於第二保護層與剝離層之間。

在本發明的一實施例中，在轉印導電層之前，更包括於軟性材料層上形成第二保護層。

在本發明的一實施例中，在轉印導電層之後，更包括使導電層經由傳導元件與生理訊號感測器連接。

在本發明的一實施例中，更包括對剝離層進行表面電漿處理。

在本發明的一實施例中，導電層包括一導電墨，且導電墨更包括親水性合成樹脂或親水性溶劑。

基於上述，在本發明的實施例中，穿戴者可以藉由簡單的步驟將轉印紙的導電層轉印至其衣物上，以輕易製作出服貼穿戴者身形的智慧衣物。如此一來，當進一步將智慧衣物上的導電層與生理訊號感測器連接以進行生理訊號偵測，由於導電層服貼於穿戴者的欲量測部位，因而能獲得穩定且準確的生理訊號。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明的一實施例的一種轉印紙的示意圖。在本實施例中，轉印紙100包括剝離層110以及導電層120。在本實施例中，剝離層110的材料例如是含矽易剝離材質或熱可塑性聚氨酯（thermoplastic polyurethane，TPU）、聚氨酯（polyurethane，PU）、鐵氟龍、聚丙烯（polyproylene，PP）、聚乙烯（polyethylene，PE）等高表面張力材質。

導電層120形成於剝離層110上。在本實施例中，導電層120例如是由導電墨所形成的導電圖案，導電圖案可以具有圓形、矩形、長方形等規則形狀、由線圈環繞所形成的迴圈圖案或其他不規則形狀，本發明不以此為限。導電墨例如是具有延展性，其可以是碳等導電非金屬、金、銀、銅、鋁、鐵、鉑等導電金屬或導電高分子所構成。導電金屬可包括奈米導電金屬，其尺寸範圍(例如直徑)例如為0.1奈米至1000奈米。在本實施例中，導電層120的形成方法例如是網版印刷或平版印刷等印刷、轉印或其他合適的方法。

在本實施例中，使用前述高表面張力材質之剝離層110有助於圖案轉移，但此類高表面張力材質多為疏水性，不利於導電墨之印刷，因此為了降低剝離層110的表面張力（諸如提高剝離層110的表面親水性），於剝離層110上形成導電層120之前，更包括對剝離層110進行表面處理。具體而言，可以大氣電漿、氧氣電漿、氬氣電漿等對剝離層110進行表面處理，以達到清潔、增加表面粗糙度、表面活化或降低表面張力等目的，使得導電墨可印刷於疏水性的剝離層110上。在一實施例中，為了降低剝離層110的表面張力（諸如提高剝離層110的表面親水性），導電墨可更包括親水性合成樹脂或親水性溶劑，親水性合成樹脂例如是水溶性聚酯樹脂、水溶性聚氨酯樹脂或水溶性聚環氧乙烷樹脂等，親水性溶劑例如是乙醇、甘油或乙二醇等。

導電層120適於被轉印至軟性材料層102上，當被轉印至軟性材料層102上後，導電層120用於與穿戴軟性材料層102的穿戴者電性接觸，以傳導穿戴者的生理訊號。具體而言，在本實施例中，當穿戴者穿戴經轉印的軟性材料層102時，導電層120例如是與穿戴者皮膚直接接觸的膜層，因此可將穿戴者的生理訊號傳導至與導電層120電性連接的傳導元件（未繪示）與生理訊號感測器（未繪示）。軟性材料層102可以是軟性薄膜或布品，其中布品可以是任何類型的機織布、針織物、不織布、纖維網等。具體來說，軟性材料層102可為服飾，如衣服、褲子、腿套、袖套、手套、襪子、頭套、口罩、眼罩、帽子、圍巾、背心、吊帶等，或是護具，如護膝、護腰、護肩、托腹帶等。特別是，軟性材料層102可為穿戴者原本就有的合身衣物，因此能與穿戴者的身形服貼。

在本實施例中，轉印紙100例如為熱轉印紙，因此轉印紙100可以進一步包括諸如熱熔膠層等習知熱轉印紙所包括的功能性膜層。相似地，當轉印紙100為其他類型的轉印紙時，轉印紙100亦可包括該類轉印紙通常包括的其他所需膜層。

圖2是依照本發明的一實施例的一種轉印紙的示意圖。以下針對圖2的轉印紙與圖1的轉印紙的不同處進行說明，其他相同膜層可參照前一實施例所述，於此不贅述。在本實施例中，轉印紙100包括剝離層110、導電層120以及第一保護層130與第二保護層140中至少一者。在本實施例中，是以轉印紙100同時包括第一保護層130與第二保護層140為例，但本發明不以此為限，在其他實施例中，轉印紙100也可以包括第一保護層130或第二保護層140。

在本實施例中，第一保護層130例如是配置於剝離層110與導電層120之間，用以保護導電層120以及與導電層120電性連接。此外，由於第一保護層130暴露於外且與皮膚接觸，因此考量到水洗清潔與舒適度，第一保護層130具有耐洗性與柔性。具體而言，當穿戴者穿戴經轉印的軟性材料層102時，第一保護層130例如是與穿戴者皮膚直接接觸的膜層。也就是說，穿戴者的生理訊號會經由第一保護層130傳導至導電層120，再進一步由導電層120傳導至與導電層120電性連接的傳導元件。在本實施例中，第一保護層130的材料例如是碳、聚醯胺或聚酯導電高分子或奈米碳管等。第一保護層130的形成方法例如是轉印、印刷、貼膜、淋膜或熱壓等。

在本實施例中，第二保護層140例如是配置於軟性材料層102與導電層120之間，且導電層120配置於第二保護層140與剝離層110之間。在本實施例中，第二保護層140的拉伸性例如是大於導電層120的拉伸性，以加強導電層120的拉伸強度。第二保護層140可為具有拉伸性的導電或非導電材料。第二保護層140例如包括TPU、PE、PP等聚合物、不織布或碳層。第二保護層140的形成方法例如是轉印、印刷、貼膜、淋膜或熱壓等。

在本實施例中，藉由進一步形成第一保護層130與第二保護層140，除提供導電層120適當保護以外，還可維持或加強導電層120的導電性、增加導電層120的耐洗性與柔性以及提高導電層120的拉伸性，以增加穿戴者的舒適感以及延長導電層120的使用壽命。

接下來將描述利用上述轉印紙來製作智慧衣物的方法。圖3是依照本發明的一實施例的一種智慧衣物的製作方法的示意圖。

請參照圖3，首先，進行步驟S10，將轉印紙100放置於軟性材料層102上，轉印紙100包括剝離層110以及導電層120，其中導電層120形成於剝離層110上。具體而言，藉由使導電層120面向軟性材料層102的方式將導電層120定位於軟性材料層102的特定區域上。在本實施例中，特定區域對應於可提供穿戴者的生理資訊的皮膚區域，其中生理訊號可為電生理訊號、眼震電圖、腦波圖或肌電訊號等訊號。在本實施例中，是以圖1所示的轉印紙100為例來進行說明，但本發明不以此為限。在其他實施例中，轉印紙100也可以是圖2所示的轉印紙100或其他具有本發明所述的導電層的轉印紙。

接著，進行步驟S20，去除剝離層110，將導電層120轉印至軟性材料層102上，其中導電層120用以傳導穿戴軟性材料層102的穿戴者的生理訊號。在本實施例中，將導電層120轉印至軟性材料層102上的方法包括熱轉印，其中轉印溫度為160℃至200℃，以及轉印時間為1分鐘至15分鐘。具體而言，例如是藉由諸如熨斗等熱壓裝置或吹風機等供熱裝置進行上述熱轉印。在一實施例中，在轉印導電層120之前，可以更包括對軟性材料層102進行前處理，前處理可以是先於軟性材料層102上形成第二保護層140，因此在轉印導電層120後，第二保護層140會位於導電層120與軟性材料層102之間。或者是，在一實施例中，在將導電層120轉印至軟性材料層102上之後，可以進一步於導電層120上形成第一保護層130。如此一來，第一保護層130覆蓋導電層120而為與穿戴者皮膚接觸的膜層。第一保護層130與第二保護層140的材料與形成方法可以參照前文所述，於此不贅述。

圖4是依照本發明的一實施例的一種生理訊號感測模組的示意圖。請參照圖4，在本實施例中，生理訊號感測模組包括轉印有導電層120的軟性材料層102、傳導元件200以及生理訊號感測器300。傳導元件200例如是電線，在另一實施例中，傳導元件200之部分亦可透過導電層120構成。生理訊號感測器300例如是具有紀錄、分析等功能以處理生理訊號的裝置。具體而言，當測試者穿戴轉印有導電層120的軟性材料層102後，可使導電層120經由傳導元件200與生理訊號感測器300連接，如此一來可偵測測試者的生理訊號。特別說明的是，在本實施例中，是以圖1所示的轉印紙100來進行轉印為例來進行說明，但本發明不以此為限。在其他實施例中，轉印有導電層120的軟性材料層102也可以是經圖2所示的轉印紙100或其他具有本發明所述的導電層的轉印紙所轉印的軟性材料層102。

下文將參照實驗例更具體地描述本發明的特徵。雖然描述了以下實驗例，但是在不逾越本發明範疇之情況下，可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應由下文所述之實驗例對本發明作出限制性地解釋。

實驗例

藉由實例來詳細說明前述實施方式所提出的轉印有導電層的衣物在耐水洗堅牢度試驗上的表現。在實例中所使用的材料及儀器的資訊如下所示。

衣物：測試者自行提供的合身上衣。

水洗試驗機：型號W1420UW，購自東元電機公司。

心率訊號感測器：型號BC1，購自金寶電子股份有限公司。

＜轉印紙的製作＞

將導電墨印刷於剝離層上，以形成導電層。

＜將轉印紙轉印至衣物＞

以熨斗將轉印紙的導電層轉印至衣物的特定位置上，其中特定位置對應於測試者的心臟位置。

＜耐水洗堅牢度的測試＞

依據AATCC 135試驗法進行耐水洗堅牢度的測試。

測試步驟：首先，將水洗試驗機(型號W1420UW，購自東元電機公司)的溫度設定為27^oC (±3^oC )。接著，將經轉印衣物置於水洗試驗機中，在所設定的溫度27^oC (±3^oC )下進行洗衣脫水循環20次（運轉240分鐘）與100次（運轉1200分鐘）後取出經轉印衣物，烘乾。

＜經轉印衣物的外觀＞

分別對水洗前與水洗100次的經轉印衣物拍照，結果如圖5所示。

由圖5可知，相較於水洗前，轉印至衣物上的導電層的外觀在水洗後並無發生印刷外觀變形現象，因此經轉印衣物具有耐水洗特性。

＜表面電阻與訊號比的測試＞

分別量測轉印至衣物上的導電層在水洗前、水洗20次以及水洗100次後的表面電阻與訊雜比，而測試結果分別示於表1中。

由表1可知，水洗前後的導電層皆具有表面電阻值小與雜訊比穩定的特性，因此經轉印衣物具有耐水洗特性。

＜穿著經轉印衣物的測試者的生理訊號量測＞

分別於測試者穿著水洗前與水洗20次後的經轉印衣物時，使經轉印衣物的導電層與心率訊號感測器連接，以量測測試者的心率，結果如圖6所示。

由圖6可知，穿著水洗前與水洗20次後的經轉印衣物的測試者具有相近且訊號穩定的心率，因此經轉印衣物具有耐水洗特性，可達到重複使用的功能。

綜上所述，本發明提供適於將導電層轉印至軟性材料層上的轉印紙。因此，可藉由諸如熨斗等簡單方式將導電層轉印至符合穿戴者身形的合身衣物上，以輕易製作出服貼穿戴者的智慧衣物。如此一來，當穿戴者穿戴此智慧衣物時，由於導電層服貼於穿戴者的欲量測部位，因而能獲得穩定且準確的生理訊號。此外，可於導電層的上方或下方形成保護層，以保護導電層的導電特性，且能增加導電性、舒適性、柔軟性、耐水洗性以及重複使用的目的。因此，相較於習知使用電極貼片等方式，轉印至衣物上的導電層具有服貼、透氣、不會脫落等優點，故能使測試者具有舒適的感覺，能提高進行長時間生理訊號偵測的意願。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧轉印紙102‧‧‧軟性材料層110‧‧‧剝離層120‧‧‧導電層130‧‧‧第一保護層140‧‧‧第二保護層200‧‧‧傳導元件300‧‧‧生理訊號感測器S10、S20‧‧‧步驟

圖1是依照本發明的一實施例的一種轉印紙的示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的一種轉印紙的示意圖。圖3是依照本發明的一實施例的一種智慧衣物的製作方法的示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的一種生理訊號感測模組的示意圖。圖5是依照本發明的一實驗例的水洗前與水洗100次的經轉印衣物的照片。圖6是依照本發明的一實驗例的穿著水洗前與水洗20次的測試者的心率圖。

100‧‧‧轉印紙

102‧‧‧軟性材料層

110‧‧‧剝離層

120‧‧‧導電層

130‧‧‧第一保護層

140‧‧‧第二保護層

Claims

一種轉印紙，包括：一剝離層；一導電層，形成於該剝離層上，且適於被轉印至一軟性材料層上，其中該導電層被轉印至該軟性材料層上後，該導電層用於與穿戴該軟性材料層的一穿戴者電性接觸，以傳導該穿戴者的一生理訊號；以及一第一保護層，配置於該剝離層與該導電層之間，其中該第一保護層與該軟性材料層的該穿戴者直接接觸，該第一保護層具有導電性與耐洗性，且該第一保護層的材料包括碳、聚醯胺或聚酯導電高分子或奈米碳管。
如申請專利範圍第1項所述的轉印紙，其中該轉印紙為一熱轉印紙。
如申請專利範圍第1項所述的轉印紙，其中該導電層包括一具延展性的導電墨。
如申請專利範圍第3項所述的轉印紙，其中該具延展性的導電墨更包括親水性合成樹脂或親水性溶劑。
如申請專利範圍第1項所述的轉印紙，其中該導電層與該軟性材料層的該穿戴者直接接觸。
如申請專利範圍第1項所述的轉印紙，更包括一第二保護層，其中該導電層配置於該第二保護層與該剝離層之間。
如申請專利範圍第6項所述的轉印紙，其中該第二保護層的拉伸性大於該導電層的拉伸性。
如申請專利範圍第1項所述的轉印紙，其中該剝離層經表面電漿處理。
一種智慧衣物的製作方法，包括：將一轉印紙放置於一軟性材料層上，該轉印紙包括：一剝離層；一導電層，形成於該剝離層上；以及一第一保護層，配置於該剝離層與該導電層之間，其中該第一保護層具有導電性與耐洗性，且該第一保護層的材料包括碳、聚醯胺或聚酯導電高分子或奈米碳管；以及去除該剝離層，將該導電層轉印至該軟性材料層上，其中該導電層用以傳導穿戴該軟性材料層的穿戴者的生理訊號。
如申請專利範圍第9項所述的智慧衣物的製作方法，其中將該導電層轉印至該軟性材料層上的方法包括熱轉印。
如申請專利範圍第10項所述的智慧衣物的製作方法，其中轉印溫度為160℃至200℃，以及轉印時間為1分鐘至15分鐘。
如申請專利範圍第9項所述的智慧衣物的製作方法，在轉印該導電層之後，更包括於該導電層上形成一第一保護層。
如申請專利範圍第9項所述的智慧衣物的製作方法，其中該轉印紙更包括一第二保護層，該導電層配置於該第二保護層與該剝離層之間。
如申請專利範圍第9項所述的智慧衣物的製作方法，在轉印該導電層之前，更包括於該軟性材料層上形成一第二保護層。
如申請專利範圍第9項所述的智慧衣物的製作方法，在轉印該導電層之後，更包括使該導電層經由一傳導元件與一生理訊號感測器連接。
如申請專利範圍第9項所述的智慧衣物的製作方法，更包括對該剝離層進行表面電漿處理。
如申請專利範圍第9項所述的智慧衣物的製作方法，其中該導電層包括一導電墨，且該導電墨更包括親水性合成樹脂或親水性溶劑。