采用紡織材料制成可穿戴設(shè)備不僅具有良好的靈活性，而且還有良好的穿戴適應(yīng)性和方便洗滌的優(yōu)點(diǎn)，在生理健康監(jiān)測(cè)和運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域尤其受到關(guān)注。

在我們的一呼一吸中，存在著大量的水蒸汽，影響著嘴和鼻子周圍的相對(duì)濕度。當(dāng)呼氣時(shí)，口鼻周圍的環(huán)境濕度升高，水分子與纖維結(jié)合，纖維介電常數(shù)低，水的介電常數(shù)很高，纖維層的整體介電常數(shù)將增加，電容值增加，反之則減少。檢測(cè)到相應(yīng)的電容信號(hào)變化，就可以監(jiān)測(cè)到人體的呼吸頻率，甚至是咳嗽、哮喘、呼吸驟停等癥狀。于是，廈門大學(xué)劉向陽團(tuán)隊(duì)利用這個(gè)原理開啟了一項(xiàng)可以用于監(jiān)測(cè)呼吸的智能可穿戴紡織品的相關(guān)研究。

研究人員首先搭建了傳感器的模型，并結(jié)合現(xiàn)有紡紗工藝進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)。首先采用紗線對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行第一次均勻的包覆，然后再合并另一根導(dǎo)線進(jìn)行第二次包覆，這樣就形成了一個(gè)類似電容器的裝置，當(dāng)包裹導(dǎo)線的紗線吸濕后，兩根導(dǎo)線之間的介電常數(shù)就會(huì)發(fā)生變化，從而引起電容值的變化，檢測(cè)電容值的變化即可檢測(cè)呼吸情況的變化。

然后研究人員選擇了Coolmax、Pentas、Cleancool以及聚酰亞胺四種纖維作為樣品，進(jìn)行包覆紗線的各項(xiàng)性能測(cè)試。

經(jīng)過測(cè)試，四種纖維的導(dǎo)濕性能如下圖所示：

注：由于聚酰亞胺與聚酯一樣沒有親水基團(tuán)，纖維截面也類似，故測(cè)試中選擇聚酯代替了聚酰亞胺。

從圖中可以明顯看出在四種纖維中，Cleancool的導(dǎo)濕性能最好。

但是監(jiān)測(cè)呼吸情況，不僅需要快速吸濕，還需要快速放濕以及一系列其他反應(yīng)。研究人員進(jìn)行更加系統(tǒng)的測(cè)試，以檢測(cè)不同纖維用于柔性傳感器時(shí)的各項(xiàng)性能表現(xiàn)。

最后，研究人員根據(jù)柔性傳感器的反應(yīng)變化和呼吸監(jiān)測(cè)需求，以口罩為載體設(shè)計(jì)了傳感模型，獲得了良好的監(jiān)測(cè)效果。

相關(guān)研究成果以“Full‐Textile Wireless Flexible Humidity Sensor for Human Physiological Monitoring”為題在期刊Advanced Functional Materials上。論文的第一作者為博士生馬麗蕓，通訊作者為汪軍、林乃波和劉向陽。

該研究成果的優(yōu)勢(shì)在于，選用了目前應(yīng)用非常成熟的纖維材質(zhì)和紡紗工藝，這為這種智能穿戴設(shè)備的量化生產(chǎn)提供了可能。而采用口罩的形式制作該智能穿戴設(shè)備，非常有利于日?；谋O(jiān)測(cè)使用。在病情的日?；O(jiān)測(cè)中，不需要借助笨重的監(jiān)測(cè)設(shè)備，還可以實(shí)時(shí)收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，作為判斷病情的重要參考，甚至還可以將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸出來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷。因此，該研究成果對(duì)于推進(jìn)智能大健康的生活方式具有非常重要的意義和價(jià)值。

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