用于脉冲监测的新型双螺旋纱线压阻传感器

用纱线编织的纺织品通过智能电子传感技术用于远程医疗诊断。然而，导出的不一致信号是有待解决的问题之一。城市大学(CityU)的学者领导的一项研究受到DNA结构的启发，发现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灵活的压阻式传感器来检测人体脉搏。传感器响应迅速，按下后迅速恢复，信号稳定。该团队希望传感器可以引入不断增长的医疗和保健市场。

“基于纺织品的传感器具有柔韧性、可拉伸性和透气性等多种优势，因此被用于制造柔性压阻传感器，”胡教授说。然而，纺织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，一般纺织传感器的信号不一致，因此测量结果往往不可重复，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于DNA的双螺旋结构的纱线，然后通过将两根纱线捻在一起制成织物。“这种方法巧妙地将两根纱线捻合为一根，使两根纱线之间的粘合力稳定，使织物不会松散，变形时能迅速恢复，”胡教授解释说。

用于检测表皮脉搏的基于纺织品的柔性压阻传感器

胡教授指出，一般纺织传感器产生滞后的关键原因是纱线受压缩变形后，纱线相互摩擦后无法恢复。但她的团队制作的纱线采用了双螺旋结构，将纱线紧密地拉紧在一起，减少了摩擦产生的滑动，从而缓解了滞后现象。

在此基础上，团队进一步研发了一种具有超快响应和恢复能力的基于纺织品的柔性压阻传感器，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。中间层的织物由双螺旋结构的纱线编织而成，放置在一层电极和底层聚酰亚胺(PI)基板上。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。

基于织物的柔性压阻式传感器通电后，电极层上的织物被表皮脉搏跳动变形后会产生电阻，并根据脉搏的变化产生不同的信号。团队的实验证实，基于纺织品的柔性压阻式传感器可以检测颈部和腕部的表皮脉搏，运动前后监测到的腕部脉搏信号不同。此外，从诊断为窦性心动过缓的正常女性和男性采集的腕部脉搏信号也存在显着差异。

超快响应和恢复时间

“与其他纺织传感器相比，我们的设备具有更高的灵敏度。它可以感应到仅重9毫克的谷物的压力。此外，传感器响应速度非常快，可以在2毫秒(ms)内产生信号，并且它按压后只需一毫秒即可从脉搏中恢复，”胡教授评论道。这种基于纺织品的柔性压阻式传感器已经过测试并证明其耐用性，可以重复使用6,000次，同时保持95%的初始性能。“最重要的是，我们解决了一般纺织传感器的滞后问题。实验结果表明，该传感器获得了一致的信号，并且在各个方面都表现出出色且均衡的性能，”胡教授总结道。

胡教授将这套新型高效纺织柔性压阻传感器描述为表皮脉搏检测技术的创新。它可以灵活地组装在可穿戴设备上，有助于推动中医脉诊的现代化。