一种用于智能尿不湿的纤维传感器查看源代码讨论查看历史

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一种用于智能尿不湿的纤维传感器随着人口老龄化，养老问题变得异常严峻，面对这严重的老龄化问题，国家已经启动三胎生育政策，来缓解养老问题，而尿不湿作为婴幼儿或大小便失禁老人的必备生活用品，市场应用非常广泛（CN109124885A）。市面上的尿不湿都使用了具有较强吸水性的吸水材料，吸水量有的可高达自身重量的50倍（如CN110575317A，CN205814543U）。然而，尿不湿往往只具有吸水功能，被尿液浸湿后长时间接触人体皮肤，不仅会产生不适感，甚至会患湿疹等皮肤疾病（如CN112190399A、CN107802409A、CN107049611A和文献Battery-less smart diaper based on nfc technology，Diagnosis and management of diaper dermatitis in infants with emphasis on skin microbiota in the diaper area）。因此，很有必要对尿不湿的浸湿情况做到及时的察觉。目前，尿不湿的浸湿情况主要通过外部颜色变化来判断，但衣服的遮挡是不利于监护人观察的，还有一些方法，如根据经验去判断、定时查看等，但很容易出现忘记更换或者更换下后发现并无尿液而仍可使用的现象，这对监护人来说极不方便。当然，近年来也出现了一些智能尿不湿，其可以对尿不湿的浸湿情况进行检测，这些智能尿不湿主要通过尿不湿材料和检测器件组成（如CN112426275A、CN211023530U和CN110575317A）。传感元件往往是由半导体材料组成，该器件不具备柔性和拉伸性，其嵌入在尿不湿内测，往往带来不舒服的用户体验，加重异物感，存在滑脱的现象，并且成本相对较高（如CN110507481A和CN109124885A）。并且内部的传感器件往往是一次性使用，这样就造成大量的电子垃圾产生及环境污染。 为解决现有智能尿不湿中传感器往往采用金属材料和无机半导体材料的存在导致的智能尿不湿成本增加以及异物感存在的问题，本成果提供了一种用于智能尿不湿的纤维状传感器。

重要意义

由于纤维独特的柔韧性，被赋予特殊功能的纤维传感器被大量用于可穿戴器件的研究中。这一方面避免了金属材料和无机材料的使用，阻止了器件滑脱的情况的发生；另一方面，纤维传感器柔韧且易变形，与尿不湿完美结合在一起，完全无异物感的存在。因此，具有柔性且可快速检测浸湿情况和使用方便的传感器件用于智能尿不湿具有十分重要的意义。 因此，本成果通过将细菌纤维素纳米纤维与碳材料进行复合纺丝得到复合纤维，进而可进行卷绕过程得到具有螺旋结构的可拉伸的复合纤维。由于复合纤维对尿液的敏感性，从而用以智能尿不湿中的纤维状传感器，该纤维状传感器可以是直纤维，也可以是超拉伸的螺旋纤维，将其嵌入尿不湿中，与尿不湿外侧的提醒报警装置相连后得到智能尿不湿。

该成果的智能尿不湿包括尿不湿本体和检测器件，尿不湿本体从上到下依次叠合有亲水层、内无纺布层、吸水层、外无纺布层和防水层，检测器件由电池、微控制器、液体传感器和提醒报警装置组成；液体传感器为纤维状传感器，将纤维状传感器置于外无纺布层中（纤维传感器置于外无纺布层，尿液量非常少的情况下，吸水树脂直接将尿液吸收，并不会达到外无纺布层，因此并不会造成尿不湿的浪费）。微控制器用于接收液体传感器检测到的尿液，转化为尿湿信息并转化为报警信息发送给看护人员。 本成果的含有纤维传感器的智能尿不湿，通过提醒报警装置能够及时检测到使用者的尿湿情况以提醒看护人及时合理更换尿不湿，避免了因皮肤长期处于湿度环境中出现的湿疹和细菌滋生等皮肤病的发生；并且本成果的纤维传感器，由于纤维特殊的柔韧性，使其非常适宜装置于尿不湿内，同时，纤维传感器由于质量轻，体积小，柔性好，可变形性大，使其置于尿不湿内测后可随身体翻动变形，从而将液体的信号转化为具有报警功能的可见的LED亮度信号和/或蜂鸣器声音信号和/或手机消息提醒，便于尿不湿的及时更换；含有该纤维传感器的智能尿不湿，不需要定制特殊结构的尿不湿，只需监护人将纤维置于尿不湿内即可使用，使用简单方便。

应用前景

总之，该纤维传感器可以规模化制备，成本低。简单的将纤维置于尿不湿内即可通过信号监测，转换，处理，提醒报警装置及时检测到使用者的尿湿情况，以提醒看护人及时更换尿不湿，利用手机端实时获得排尿信息，使用方便。该传感器在老人、婴儿护理等领域具有广阔的应用前景。

经济效益与社会效益

随着人口老龄化，养老问题及提高生育率问题日益突出，尿不湿作为婴幼儿或大小便失禁老人的必备生活用品，市场应用非常广泛。本传感器如果能够大力推广使用，基本不会增加消费者负担，但是能给消费者带来好的感受和体验，具有很好的社会效益。