图A显示了一种常见的编织技术。图B为胡教授团队采用的双螺旋丝(右下图为DNA结构)。图C显示了具有皮芯结构的纤维。图D-F中电子显微镜的扫描图像显示了相应织物的表面形态。图G显示了胡教授团队设计的基于纺织品的压阻传感器。图H显示了纺织品传感器的最高灵活性。图一显示了可以在胶带上组装纺织品传感器。学分:先进材料(2021)。DOI: 10.1002/ adma.202104313用纱线织成的纺织品，用智能电子传感技术用于远程医疗诊断。然而，由此产生的不一致信号是有待解决的问题之一。香港城市大学(城大)一位学者领导的一项研究受到DNA结构的启发，发现用双螺旋结构编织的纺织品可以帮助克服上述挑战。该团队进一步开发了一种柔性压阻传感器来检测人体脉搏。传感器反应灵敏，受压后恢复快，信号稳定。该团队预计这种传感器可以被引入不断增长的医疗和保健市场。研究小组由香港城市大学生物医学工程系教授兼可穿戴医疗材料实验室主任胡金莲教授领导。该研究成果已发表在学术期刊《先进材料》上，标题为“用于表皮脉搏监测的超快速响应/恢复柔性压阻传感器，具有类似DNA的双螺旋纱线。”
通过纱线的结构改性减轻滞后现象
“基于纺织品的传感器具有多种优点，如柔韧性、可拉伸性和透气性，因此它们被用于制作柔性压阻传感器，”胡教授说。然而，纺织品传感器通常具有滞后性，这意味着传感器一旦改变形状就很难恢复。此外，从普通纺织品传感器得到的信号是不一致的，因此得到的测量结果通常是不可重复的，这阻碍了它们的应用。
为了解决滞后问题，传统的策略是将弹性聚合物整合到纺织品中。相反，胡教授的团队从纱线本身的结构入手。他们制造了具有类似DNA双螺旋结构的纱线，然后通过将两根纱线捻在一起制成织物。胡教授解释说:“这种方法巧妙地将两根纱线捻合成一根，使两根纱线之间产生稳定的粘合力，这样织物就不会松散，而且在变形时可以迅速恢复。”
该团队使用一种基于纺织品的柔性压阻设备来检测手腕上的表皮脉搏。鸣谢:香港城市大学基于纺织品的柔性压阻传感器，用于检测表皮脉搏
胡教授指出，一般纺织传感器产生迟滞的关键原因是纱线被压缩变形后，相互摩擦后无法恢复。而她所在的团队制作的纱线采用双螺旋结构，将纱线紧密的绷紧在一起，减少摩擦带来的滑移，从而缓解迟滞现象。
在此基础上，团队进一步开发了具有超快响应和恢复能力的纺织基柔性压阻传感器，用于表皮脉搏监测实验。
该团队开发的基于纺织品的柔性压阻传感器由五层组成。中间层的织物由具有双螺旋结构的纱线编织而成，放置在电极层和聚酰亚胺(PI)基底的底层上。然后，研究人员用凝胶密封这三层，并在顶部表面覆盖一层聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜。
纺织基柔性压阻传感器通电后，因表皮脉搏跳动而变形的电极层上的织物会产生电阻，并根据脉搏的变化衍生出不同的信号。该团队的实验证实，基于纺织品的柔性压阻传感器可以检测颈部和手腕上的表皮脉搏，运动前后监测到的手腕脉搏信号是不同的。此外，从正常女性和诊断为窦性心动过缓的男性采集的腕部脉搏信号也有显著差异。
胡教授团队生产的双螺旋纱线结构的传感器(下图)与其他单纱制成的纺织传感器(上图)相比，产生的信号高度一致。功劳:先进材料超快响应和恢复时间
“与其他纺织品传感器相比，我们的设备具有更高的灵敏度。它能感觉到只有9毫克重的颗粒的压力。此外，传感器的反应速度非常快，它可以在两毫秒(ms)内产生一个信号，并且在按压后只需一毫秒就可以从一拍脉冲中恢复过来，”胡教授评论说。基于纺织品的柔性压阻传感器已经过测试并证明是耐用的，它可以重复使用6000次，同时保持其初始性能的95%。“最重要的是，我们已经解决了一般纺织传感器的迟滞问题。实验结果显示，该传感器能产生稳定的信号，并在各方面表现出优异而均衡的性能。
该图展示了纺织传感器在中医领域的潜在应用。该小组将一组传感器放在传统中医在检测患者脉搏时会触摸的“寸”、“关”和“尺”位置。鸣谢:先进材料胡教授形容这套新型高效的纺织基柔性压阻传感器是表皮脉搏检测技术的创新。它可以灵活地安装在可穿戴设备上，有助于推动中医脉诊的现代化。
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
