如何申请纺织品专利

“当我们过去制造纺织品时,我们从未考虑过双股与自然的关系,我们从实用的角度开发技术。但是,DNA双螺旋的结构已经在纺织品上使用了几千年,现在仍然被人类广泛使用,将来也可能不会改变,这也让我们感受到了大自然的奇妙,以及它在纺织领域的映射。”将纺织双链与DNA双螺旋结构“结合”,是香港城市大学生物医学工程系教授胡金莲的最新发现。

最近,该团队在《先进材料》上发表了一篇论文。题目是“用于表皮脉搏监测的具有DNA样双螺旋纱线的超快速响应/恢复柔性压电传感器”。

在纺织中,双股是很常见的,也是基本结构之一。在研究的过程中,胡金莲发现双股线的结构非常好用。后来他们认为结构和DNA一样。在研究中,他们主要实现了以下两个目标:一是解决了压力传感器中使用的纺织材料的回复滞后问题;其次,研制了中医脉诊场景中所需的压力传感器。

“长故事”研究

香港城市大学生物医学工程教授张是胡金莲的同事,也是血压测量和心血管疾病方面的专家。此前他在香港中文大学工作,双方有时会一起参加会议。

现在,张在香港科技园有一个大型中心,而政府已拨款数亿美元开发与心血管疾病相关的实时监测设备。对方拉胡金莲一起合作,期间后者派了一个学生去了解张课题组希望解决的问题。知道他们需要一个压力传感器来测量血压,胡金莲和学生们做了几个版本,其中一个版本是几年前发表的。

因为学的是纺织,所以主要是设计织物结构来实现传感器的性能。后来她找了一种纱线,测试了单股、双股、四股等不同的配置。结果她发现两股交织的性能最好,于是就用它做压力传感器。

这种传感器主要有两个优点:第一,脉冲发出时是不断上下跳动的,其跳动次数非常频繁,导致材料经历变形-恢复-变形的循环。双股线制成的传感器几乎没有迟滞,可见其恢复能力非常强。另外,由于脉冲的强度不是很强,传感器的响应必须控制在力的范围内,这样它的作用才会更明显,否则传感器的性能和迟滞都会发生变化。总之,这种传感器测量脉搏准确,无滞后,重复性突出。

学生在孵化相关公司。

胡金莲表示,这项应用主要与身体有关,未来有望用于机器人。可穿戴设备最大的要求是贴合皮肤或者符合人体生理结构。首先应该是容易变形,因为身体不规则。其次,需要特别软。要知道,我们的皮肤上有很多传感器,稍有不符就容易让人感觉不舒服。

以前人们可能会在皮肤上放一个坚硬的光电器件,然后采集数据进行处理,这肯定是不符合生理需求的。后来出现了柔性设备,基本都是可弯曲的。但是还是不够,所以还有伸缩材料。纺织品可以适应多种变形,包括拉伸、弯曲和剪切,因此是开发可穿戴设备的理想材料。

后续计划中,香港城市大学已经成立了基金,胡金莲的学生也在成立公司。但是,他们只是做了一个传感器,如果要做一个真正适用的设备,还需要更全面的研究。比如需要添加可靠的电极,提取信号进行处理,参数化后再展示。由于该项目是香港城市大学HK300的创新项目,不允许教师担任主要负责人,所以胡金莲只作为顾问和股东运作,具体是作为学生。

做“一站式”研究

据悉,胡金莲是湖北人,28年前来到香港。在内地读完硕士,也在社会上工作过,然后获得了中英合作科技奖学金,被保送去英国留学。获得博士学位后,她回到中国工作,先是在香港理工大学,然后在香港城市大学。目前团队30人左右。

学生时代学纺织,并不是源于一般人想象的“女生可能更爱纺织”的普遍原因。相反,她说她本科的时候对纺织真的没什么感觉,更喜欢理科。我上大学的时候,发生在“十年动乱”后不久,条件比较欠缺。在学习纺织工程时,她从未见过许多机器结构。上课的时候,她觉得这些东西都是人规定的,因为那时候主要是学织布,学机器的结构,还有设计原理和功能制造,所以她觉得有点浪费时间。

后来在读硕士时,她选择了纺织材料学,因为纺织材料学更接近理科。当时纺织材料科学是一个比较特殊的专业,我来东华大学(当时叫中国纺织大学)读硕士的时候正好有这个专业。在纺织专业,她没有学过工科知识,所以很难理解和演绎。

但对于纺织材料学,她可以通过阅读相关书籍了解其内涵。学习一个定理,不用研究那些机器,也能引出别的东西。后来因为胡金莲考上了别的学校,学校把她转到了纺织制品专业,是纺织工程和纺织材料相结合的专业。之后,她去了英国留学,继续这方面的研究。毕业后,她加入了香港理工大学,起初教纺织工程,但她几乎所有的科研都是关于材料的。

从纤维,到布料,再到服装,她进一步转向材料,然后开始合成高分子材料。此外,香港理工大学有一个纺织系,所以纺织材料,服装和销售都是她的教学和研究领域。她说:“从高分子材料的合成到纺织产品的性能,我都是‘一条龙’完成的。这种体验很独特,一般人都没有。”

同时,这也与香港的商业环境有关。当时她想做功能性智能面料。这种材料在香港很有市场,相关公司也很多。在获得公司的资助后,她可以去香港政府申请大项目,这些项目往往从材料设计到合成加工,再到纺织品。她做过几轮大项目,这也让她和公司的合作非常得心应手,公司也特别喜欢她。

胡金莲说:“我不认为自己是女教授,或者有什么缺点和优点。这个问题我没考虑过。基本上做好自己该做的,不卑不亢。最重要的是,我对研究背景的上下游非常了解,能够从头到尾有机地结合起来。”

比如开发一个产品,首先要了解产品的需求。这时候胡金莲就会实事求是的找出问题,然后找到解决办法。她说:“这些解决方案不受纺织品或聚合物材料的限制。我愿意学习任何我认为能解决问题的东西,包括纳米技术和生物医学这些前沿的东西。”

目前,她拥有50项专利授权,30多项正在申请专利。在香港,她是第一个申请专利的老师。1994期间,当时香港的科研活动并不多。作为较早来的一批学者,她非常活跃,做了一些开拓性的工作。比如当时大学里没有老师申请专利,也没有相关的配套服务。后来在她的努力下,学校开始建立知识产权局,甚至由副校长负责。她说:“我目睹了这个过程,也是第一个参与其中的人。同时也促进了香港理工大学和香港城市大学的专利发展。”

业务回报预计在不久的将来。

目前,胡金莲在香港城市大学有一个可穿戴医疗健康材料中心,研究方向包括服装材料和纺织材料。具体来说有三个方向:第一个方向是中医和能量疗法,包括针灸刮痧、电磁光等等;第二个方向是仿生蜘蛛丝及其应用,第三个方向是未成熟材料,尤其是服装和生物材料。

“材料是我们的强项,”她说。“我们做能量和中医疗法的时候,也会从材料入手。比如刮痧板用牛角好吗?用陶瓷好吗?这样,我们也可以研究材料和生物之间的相互作用。”

在产业孵化方面,她说:“我在香港城市大学待了两年,组里的同学拿到了包括一个天使基金在内的三个商业项目。除了香港城市大学的资助,我们还得到了香港科技园资助的两个项目。另外,我在香港理工大学也有一个项目。这些项目都在孵化中,可能马上会有一定的效果和商业回报。”

-结束-

支持:义

参考:

1、陈军、张军、胡军、罗、倪、孙、文卡特森、...& amp张,于(2022)。用于表皮脉搏监测的超快速响应/恢复柔性压阻传感器,采用类DNA双螺旋纱线。先进材料,34(2),2104313。