一種用於智能尿不濕的纖維傳感器

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一種用於智能尿不濕的纖維傳感器隨着人口老齡化，養老問題變得異常嚴峻，面對這嚴重的老齡化問題，國家已經啟動三胎生育政策，來緩解養老問題，而尿不濕作為嬰幼兒或大小便失禁老人的必備生活用品，市場應用非常廣泛（CN109124885A）。市面上的尿不濕都使用了具有較強吸水性的吸水材料，吸水量有的可高達自身重量的50倍（如CN110575317A，CN205814543U）。然而，尿不濕往往只具有吸水功能，被尿液浸濕後長時間接觸人體皮膚，不僅會產生不適感，甚至會患濕疹等皮膚疾病（如CN112190399A、CN107802409A、CN107049611A和文獻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，很有必要對尿不濕的浸濕情況做到及時的察覺。目前，尿不濕的浸濕情況主要通過外部顏色變化來判斷，但衣服的遮擋是不利於監護人觀察的，還有一些方法，如根據經驗去判斷、定時查看等，但很容易出現忘記更換或者更換下後發現並無尿液而仍可使用的現象，這對監護人來說極不方便。當然，近年來也出現了一些智能尿不濕，其可以對尿不濕的浸濕情況進行檢測，這些智能尿不濕主要通過尿不濕材料和檢測器件組成（如CN112426275A、CN211023530U和CN110575317A）。傳感元件往往是由半導體材料組成，該器件不具備柔性和拉伸性，其嵌入在尿不濕內測，往往帶來不舒服的用戶體驗，加重異物感，存在滑脫的現象，並且成本相對較高（如CN110507481A和CN109124885A）。並且內部的傳感器件往往是一次性使用，這樣就造成大量的電子垃圾產生及環境污染。 為解決現有智能尿不濕中傳感器往往採用金屬材料和無機半導體材料的存在導致的智能尿不濕成本增加以及異物感存在的問題，本成果提供了一種用於智能尿不濕的纖維狀傳感器。

目錄

重要意義

由於纖維獨特的柔韌性，被賦予特殊功能的纖維傳感器被大量用於可穿戴器件的研究中。這一方面避免了金屬材料和無機材料的使用，阻止了器件滑脫的情況的發生；另一方面，纖維傳感器柔韌且易變形，與尿不濕完美結合在一起，完全無異物感的存在。因此，具有柔性且可快速檢測浸濕情況和使用方便的傳感器件用於智能尿不濕具有十分重要的意義。 因此，本成果通過將細菌纖維素納米纖維與碳材料進行複合紡絲得到複合纖維，進而可進行卷繞過程得到具有螺旋結構的可拉伸的複合纖維。由於複合纖維對尿液的敏感性，從而用以智能尿不濕中的纖維狀傳感器，該纖維狀傳感器可以是直纖維，也可以是超拉伸的螺旋纖維，將其嵌入尿不濕中，與尿不濕外側的提醒報警裝置相連後得到智能尿不濕。

該成果的智能尿不濕包括尿不濕本體和檢測器件，尿不濕本體從上到下依次疊合有親水層、內無紡布層、吸水層、外無紡布層和防水層，檢測器件由電池、微控制器、液體傳感器和提醒報警裝置組成；液體傳感器為纖維狀傳感器，將纖維狀傳感器置於外無紡布層中（纖維傳感器置於外無紡布層，尿液量非常少的情況下，吸水樹脂直接將尿液吸收，並不會達到外無紡布層，因此並不會造成尿不濕的浪費）。微控制器用於接收液體傳感器檢測到的尿液，轉化為尿濕信息並轉化為報警信息發送給看護人員。 本成果的含有纖維傳感器的智能尿不濕，通過提醒報警裝置能夠及時檢測到使用者的尿濕情況以提醒看護人及時合理更換尿不濕，避免了因皮膚長期處於濕度環境中出現的濕疹和細菌滋生等皮膚病的發生；並且本成果的纖維傳感器，由於纖維特殊的柔韌性，使其非常適宜裝置於尿不濕內，同時，纖維傳感器由於質量輕，體積小，柔性好，可變形性大，使其置於尿不濕內測後可隨身體翻動變形，從而將液體的信號轉化為具有報警功能的可見的LED亮度信號和/或蜂鳴器聲音信號和/或手機消息提醒，便於尿不濕的及時更換；含有該纖維傳感器的智能尿不濕，不需要定製特殊結構的尿不濕，只需監護人將纖維置於尿不濕內即可使用，使用簡單方便。

應用前景

總之，該纖維傳感器可以規模化製備，成本低。簡單的將纖維置於尿不濕內即可通過信號監測，轉換，處理，提醒報警裝置及時檢測到使用者的尿濕情況，以提醒看護人及時更換尿不濕，利用手機端實時獲得排尿信息，使用方便。該傳感器在老人、嬰兒護理等領域具有廣闊的應用前景。

經濟效益與社會效益

隨着人口老齡化，養老問題及提高生育率問題日益突出，尿不濕作為嬰幼兒或大小便失禁老人的必備生活用品，市場應用非常廣泛。本傳感器如果能夠大力推廣使用，基本不會增加消費者負擔，但是能給消費者帶來好的感受和體驗，具有很好的社會效益。