[发明专利]一种用于智能尿不湿的纤维状传感器及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种用于智能尿不湿的纤维状传感器及其制备和应用，该方法是先将均质化后的细菌纤维素纳米纤维与超声分散后的碳材料在水中混合均匀，再进行冷冻干燥，得到复合物；再将制得的复合物配置为纺丝液进行干湿法纺丝，得到复合纤维，即纤维状传感器。该纤维状传感器接入电路中，并将纤维状传感器浸入尿液中测试，测试结果为：浸入之前通过纤维状传感器的电流为I₀，浸入之后通过纤维状传感器的电流为I，且(I‑I₀)/I₀×100％的值在1秒以内大于等于1×10³％。将该纤维状传感器应用于智能尿不湿时，将所述纤维状传感器置于外无纺布层中。本发明的纤维传感器，由于纤维特殊的柔韧性，使其非常适宜装置于尿不湿内，且可以重复使用。

技术领域

本发明属于尿不湿技术领域，涉及一种用于智能尿不湿的纤维状传感器及其制备和应用。

背景技术

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)。尿不湿，又称为尿片、纸尿裤、尿布，穿着于人的身上或者垫于身体之下，目的是为了防止随便大小便。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 diaperdermatitis in infants with emphasis on skin microbiota in the diaper area等中的描述)。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。

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)。而尿不湿材料主要是亲水层、内无纺布层、吸收层、外无纺布层和防水层组成，检测器件主要是商业化的一些液体传感器和信号发射器等包覆在尿不湿内测，并通过传感元件实现对尿液的检测，信号发射器将传感元件接收到的信息传递给外部的智能手机APP等，以实现监护人对尿不湿状态的检测。

而理想的智能尿不湿内测器件必须具备以下特点才可能被推广使用：(1)检测装置的存在不影响用户体验，无异物感；(2)可随身体翻动变形而不影响传感性能；(3)价格合理；(4)使用卫生方便。但目前的智能尿不湿的使用存在较多的问题，例如：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。

发明内容

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，本发明提供一种用于智能尿不湿的纤维状传感器及其制备和应用。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。本发明使用纤维传感器，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。