本發(fā)明涉及溫度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種針織結(jié)構(gòu)柔性可拉伸溫度傳感器。

背景技術(shù)：

人體基本生理信號包括溫度、心電、呼吸和血壓等，其中溫度生理信號在健康護(hù)理中起著舉足輕重的作用。人體通過調(diào)節(jié)其皮膚不同部位的溫度，來實現(xiàn)和環(huán)境的熱交互和傳遞。通過對人體體溫進(jìn)行實時連續(xù)監(jiān)測，不僅能判斷被測試者是否有發(fā)燒發(fā)熱，還可以對測得的數(shù)據(jù)處理和分析，為人們的日常生活、疾病的診斷及治療提供更多指導(dǎo)。例如為備孕期的女性提供受孕時間的指導(dǎo)，増加受孕的機(jī)率；為特殊病人提供特定的用藥治療方案；手術(shù)過程中和手術(shù)結(jié)束后的生命監(jiān)護(hù)；康復(fù)期預(yù)防感染；老人及嬰幼兒的家庭健康監(jiān)護(hù)等。

目前，溫度傳感器的研究現(xiàn)狀是：臨床上通常通過測量包括口腔、直腸、腋窩、耳朵、鼓膜、鼻咽、腹股溝、額頭、食道、肺動脈、膀胱、以及陰道和拇指在內(nèi)的13個部位的溫度來代表生理學(xué)中的體溫。在慢性疾病中，皮膚溫度顯得比體內(nèi)溫度更為重要，因為皮膚溫度的分布，在很大程度上反映了機(jī)體局部血流量的不同，例如，皮膚血管收縮時，皮膚溫度下降，反應(yīng)了皮膚血流量的減少。皮膚溫度的測量可通過分布在人體身上的溫度傳感器來實現(xiàn)，即將15個溫度傳感器分布在人體的頭部、胸部、后背、胃部、臀部、左(右)上肢、左(右)下肢等處。根據(jù)使用目的的不同，已設(shè)計制造出多種溫度計。其設(shè)計的依據(jù)有：利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮的現(xiàn)象；在定容條件下，氣體(或蒸氣壓強(qiáng)因不同溫度而變化；熱電效應(yīng)的作用；電阻隨溫度的變化而變化；熱輻射的影響等。目前的溫度傳感器有玻璃溫度計、熱電偶式、電阻式、電容式、二極管/三極管、相變式、以及非接觸式的紅外線測溫儀等。這些測溫儀大都以堅硬的材質(zhì)組成，缺乏柔性、舒適性等特點，不能滿足長期監(jiān)控人體皮膚溫度的要求。為此，國內(nèi)外學(xué)者依賴于柔性導(dǎo)電復(fù)合材料(如石墨/硅膠和碳納米管復(fù)合材料等)。根據(jù)其導(dǎo)電性與溫度的關(guān)系，制備了一系列的柔性電阻式溫度傳感器。另外，也有一些柔性基的熱電偶式、電容式、二極管/三極管、薄膜電化學(xué)溫度傳感器等。但是，它們在靈敏性、溫度響應(yīng)時間、環(huán)境的穩(wěn)定性、以及多點測量中存在很大問題。

基于織物的溫度傳感器具有透氣、柔軟、可拉伸及可洗滌的優(yōu)點，因此很適用于可穿戴移動式體溫監(jiān)測設(shè)備?，F(xiàn)階段，主要利用已有的溫度傳感器，將其嵌入到織物中實現(xiàn)織物傳感器，其制備方式有：縫合在織物襯底上、通過復(fù)雜的織物組織將其包覆在織物中、或者以紗線的形式織入織物中。例如專利cn104264315a公開了溫度傳感器嵌入織物的方法，其具體采用雙層織物的織造方法，利用雙層織物將溫度傳感器包覆在雙層部分，它可以將溫度傳感器較好的織入織物中，并且雙層織物的緯紗為高收縮滌綸長絲，經(jīng)熱處理后可以牢固地包覆在織物中。但是這種包覆的方法使溫度傳感器不能接觸到皮膚，對體溫測量結(jié)果的精度產(chǎn)生影響，另外，現(xiàn)有溫度傳感器的質(zhì)地堅硬等特征無法改變。因此，開發(fā)透氣、柔性、大變形、耐洗滌、耐疲勞、靈敏度高且可精確測量體溫的織物基溫度傳感器非常有意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種針織結(jié)構(gòu)柔性可拉伸溫度傳感器，能舒適地緊密貼合人體或生物體表，實現(xiàn)長期、實時監(jiān)測人體溫度的目的。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種針織結(jié)構(gòu)柔性可拉伸溫度傳感器，包括基體，所述基體為針織面料，通過針織技術(shù)將溫敏纖維集成到基體中。

所述溫敏纖維通過經(jīng)編或緯編的針織方法集成到基體中。

所述溫敏纖維通過針織技術(shù)以三維線圈的形式集成到基體中。

所述針織面料為緯編結(jié)構(gòu)或經(jīng)編結(jié)構(gòu)。

所述針織面料為纖維材料。

所述纖維材料為天然纖維材料或化學(xué)纖維材料。

所述溫敏纖維由金屬材料、導(dǎo)電高聚物或涂層的導(dǎo)電纖維制成。

有益效果

由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：本發(fā)明可將溫敏纖維以三維線圈的方式集成到針織面料中，制備的溫度傳感器具有高度可靠性、機(jī)械柔韌性、可拉伸性及可洗滌性，能舒適地緊密貼合人體或生物體表，實現(xiàn)長期、實時監(jiān)測人體溫度的目的。作為可穿戴溫度生理監(jiān)控裝置，不僅對慢性疾病患者以及潛在危險人群有顯著治療和提早預(yù)防的作用，也可用于健康以及亞健康人群的基本日常生活健康護(hù)理中，尤其適用于對老人和孩子的健康監(jiān)護(hù)。

附圖說明

圖1是實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4-圖6是實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明的實施方式涉及一種針織結(jié)構(gòu)柔性可拉伸溫度傳感器，包括基體，所述基體為針織面料，通過針織技術(shù)將溫敏纖維集成到基體中。其中，所述溫敏纖維可以通過經(jīng)編或緯編的針織方法集成到基體中，可借助于任意圓機(jī)、橫機(jī)、經(jīng)編機(jī)、襪機(jī)等將所述溫敏纖維以三維線圈的形式集成到基體中。

所述針織材料包括緯編、經(jīng)編等任意結(jié)構(gòu)，如緯平針、羅紋、雙羅紋、雙反面、編鏈、經(jīng)平、經(jīng)緞、襯緯、襯墊、集圈等。所述針織材料為纖維材料，包括任意天然纖維和化學(xué)纖維，如棉、毛、蠶絲、人造絲、聚酯、聚酰胺和由嵌段共聚物制成的聚氨酯彈性纖維等。

所述溫敏纖維的阻值隨溫度的變化而變化，可以由金屬材料、導(dǎo)電高聚物或涂層的導(dǎo)電纖維制成。其中，金屬材料可以是鎳絲、鉑絲、銅絲等；導(dǎo)電高聚物可以是炭黑/硅膠復(fù)合材料、石墨/硅膠復(fù)合材料、碳納米管復(fù)合材料、聚吡咯/硅膠、pedot:pss等；涂層的導(dǎo)電纖維可以是銀/尼龍纖維等。

下面通過幾個實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

實施例1：針織結(jié)構(gòu)柔性可拉伸溫度傳感器

以鎳絲(直徑：25μm,鹽城宇恒電熱科技有限公司)為溫敏纖維，利用電腦控制的橫機(jī)(機(jī)號:14)將其以線圈的形式與聚酰胺和彈性纖維相互串套形成襯緯組織結(jié)構(gòu)的柔性可拉伸溫度傳感器(圖1)，其中，黑色紗線為溫敏纖維，其余為基底。借助于彈性纖維良好的拉伸回復(fù)性，該溫度傳感器有良好的拉伸和反復(fù)拉伸的機(jī)械性能。該溫度傳感器的靈敏度約為0.006℃^-1，與普通鎳絲的靈敏度一致。

實施例2：可洗滌織物溫度傳感器

溫敏纖維的選擇：選用金屬纖維鉑絲(直徑：20μm,上海凱泰儀表有限公司)，其電阻隨溫度的變化而變化，且近似線性關(guān)系，即即ρ＝ρ0(1+αt)，式中，t為某時刻攝氏溫度，ρ0為鉑絲纖維在0℃時的電阻率，α為材料的電阻溫度系數(shù)(表示當(dāng)溫度變化1℃時，材料電阻值的相對變化)，ρ為材料在t℃時的電阻率。

柔性溫度傳感器的制備：采用針織技術(shù)，將金屬纖維以三維線圈的形式集成到任一結(jié)構(gòu)的針織面料中，如平紋組織(圖2)，其中，黑色紗線為溫敏纖維，其余為基底。

柔性溫度傳感器的洗滌測試：制備的針織結(jié)構(gòu)溫度傳感器，在多次洗滌后，其溫度系數(shù)為0.0036℃^-1，與初始溫敏系數(shù)一致。

實施例3：

提供一種經(jīng)平組織結(jié)構(gòu)的針織基柔性溫度傳感器。以銅絲(直徑：50μm,上海金恒超細(xì)漆包線有限公司)為溫敏纖維，利用電腦控制的橫機(jī)(機(jī)號:14)將其以線圈的形式與聚酰胺相互串套形成經(jīng)平組織結(jié)構(gòu)的針織結(jié)構(gòu)溫度傳感器，如圖3所示，其中，黑色紗線為溫敏纖維，其余為基底。

實施例4：

提供一種針織基柔性溫度傳感器。以銀涂層的尼龍纖維(直徑：200d,廈門嘉聯(lián)恒進(jìn)出口有限公司)為溫敏纖維，利用電腦控制的橫機(jī)(機(jī)號:14)將其以線圈的形式與聚酯相互串套形成任意針織結(jié)構(gòu)的柔性可拉伸溫度傳感器，如經(jīng)緞組織(圖4)、集圈組織(圖5)和襯墊組織(圖6)等，其中，黑色紗線為溫敏纖維，其余為基底。