厦门大学开启了一项可以用于监测呼吸的智能可穿戴纺织品的相关研究

采用纺织材料制成可穿戴设备不仅具有良好的灵活性，而且还有良好的穿戴适应性和方便洗涤的优点，在生理健康监测和运动监测领域尤其受到关注。

在我们的一呼一吸中，存在着大量的水蒸汽，影响着嘴和鼻子周围的相对湿度。当呼气时，口鼻周围的环境湿度升高，水分子与纤维结合，纤维介电常数低，水的介电常数很高，纤维层的整体介电常数将增加，电容值增加，反之则减少。检测到相应的电容信号变化，就可以监测到人体的呼吸频率，甚至是咳嗽、哮喘、呼吸骤停等症状。于是，厦门大学刘向阳团队利用这个原理开启了一项可以用于监测呼吸的智能可穿戴纺织品的相关研究。

研究人员首先搭建了传感器的模型，并结合现有纺纱工艺进行了工艺设计。首先采用纱线对导线进行第一次均匀的包覆，然后再合并另一根导线进行第二次包覆，这样就形成了一个类似电容器的装置，当包裹导线的纱线吸湿后，两根导线之间的介电常数就会发生变化，从而引起电容值的变化，检测电容值的变化即可检测呼吸情况的变化。

然后研究人员选择了Coolmax、Pentas、Cleancool以及聚酰亚胺四种纤维作为样品，进行包覆纱线的各项性能测试。

经过测试，四种纤维的导湿性能如下图所示：

注：由于聚酰亚胺与聚酯一样没有亲水基团，纤维截面也类似，故测试中选择聚酯代替了聚酰亚胺。

从图中可以明显看出在四种纤维中，Cleancool的导湿性能最好。

但是监测呼吸情况，不仅需要快速吸湿，还需要快速放湿以及一系列其他反应。研究人员进行更加系统的测试，以检测不同纤维用于柔性传感器时的各项性能表现。

最后，研究人员根据柔性传感器的反应变化和呼吸监测需求，以口罩为载体设计了传感模型，获得了良好的监测效果。

相关研究成果以“Full‐Textile Wireless Flexible Humidity Sensor for Human Physiological Monitoring”为题在期刊Advanced Functional Materials上。论文的第一作者为博士生马丽芸，通讯作者为汪军、林乃波和刘向阳。

该研究成果的优势在于，选用了目前应用非常成熟的纤维材质和纺纱工艺，这为这种智能穿戴设备的量化生产提供了可能。而采用口罩的形式制作该智能穿戴设备，非常有利于日常化的监测使用。在病情的日常化监测中，不需要借助笨重的监测设备，还可以实时收集监测数据，作为判断病情的重要参考，甚至还可以将监测数据传输出来实现远程诊断。因此，该研究成果对于推进智能大健康的生活方式具有非常重要的意义和价值。

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