1.1.3體溫

　　恒定的體溫是人體正常生命活動(dòng)的重要條件之一，體溫過高或過低都會(huì)危及生命，因此體溫在臨床上也是一個(gè)極為重要的生理參數(shù)。體溫測(cè)量常用諸如熱電偶、熱敏電阻、ＲTD、IC 溫度等傳感器，通過直接測(cè)量口腔、腋下、直腸和耳朵等部位來測(cè)試溫度。溫度傳感器的集成技術(shù)目前比較先進(jìn)，穿戴式體溫傳感器一般采用熱敏電阻�？紤]到既要便于與服裝集成，又不影響穿著者日常活動(dòng)，還能保證服裝的美觀性，因此，將溫度傳感器集成在服裝的腋窩處是佳的選擇�？纱┐麽t(yī)療監(jiān)護(hù)服裝系統(tǒng)采用三導(dǎo)聯(lián)心電檢測(cè)即可滿足基本的心電測(cè)量； 胸腹呼吸頻率監(jiān)測(cè)有助于監(jiān)測(cè)呼吸系統(tǒng)及人體機(jī)能； 熱敏電阻測(cè)量體表溫度可完美地與服裝集成，常用的傳感器及電極如圖3和表1 所示。

　　圖3 穿戴式生理參數(shù)傳感系統(tǒng)

　　Fig．3 Wearable physiological parameters sensing system

　　表1 測(cè)量的人體生理信息及所用的傳感器

　　Tab．1Measurement of human physiological information and used sensor

　　 1.2傳感及電極技術(shù)

　　醫(yī)學(xué)用傳感器是將人體生理信號(hào)轉(zhuǎn)換為可用于測(cè)量電信號(hào)的裝置，生理信號(hào)與測(cè)試得到的電信號(hào)之間的關(guān)系由傳感器的特性決定。傳感器與電極是醫(yī)學(xué)材料的核心部件，它為醫(yī)學(xué)診斷、治療提供原始數(shù)據(jù)。傳感器的發(fā)展隨著科技的進(jìn)展而突飛猛進(jìn)，其發(fā)展也將逐漸小型化、智能化、多功能化、遠(yuǎn)程化以及無(wú)創(chuàng)傷等。目前可穿戴醫(yī)療監(jiān)護(hù)服裝上大都采用新型材料傳感器，復(fù)合結(jié)構(gòu)封裝微型傳感器以及集信號(hào)采集與傳輸一體的集成傳感器。用于醫(yī)療服裝系統(tǒng)的電極、傳感器應(yīng)該具有柔性高和體積質(zhì)量小的特點(diǎn)，好呈紡織結(jié)構(gòu)，這樣便于與服裝系統(tǒng)結(jié)合。因此，器件的微型化和柔性化發(fā)展也備受關(guān)注，發(fā)展的終目標(biāo)就是智能服裝，即服裝自身具有傳感功能。目前國(guó)內(nèi)已有多個(gè)從事智能紡織結(jié)構(gòu)電極與傳感器的研究，紡織結(jié)構(gòu)電極和傳感器穿著舒適，能夠保證長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試的需要，也可很好地與服裝集成。隨著材料科技的發(fā)展，紡織結(jié)構(gòu)可穿著的穿戴式系統(tǒng)將是可穿戴醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。諸如EAP( 電話性聚合物，Electroactive Polymers) 有機(jī)材料，具有對(duì)外界電刺激表現(xiàn)出尺寸變化的特性，以其為材料而制得的相應(yīng)傳感器或者電子器件，可用于穿戴系統(tǒng)中。表2 列出了電子織物可監(jiān)測(cè)的主要生理信號(hào)或變量，監(jiān)測(cè)所需的傳感裝置和電子織物中的執(zhí)行元件。從表2 中可看出，采用EAP 材料的紡織纖維可制作壓阻和壓電傳感器等裝置，用來監(jiān)測(cè)人體多個(gè)生理信號(hào)或變量。

　　表2 電子織物可監(jiān)測(cè)執(zhí)行元件

　　Tab．2 Monitoring in e-textile with their fabric implementation

　　 1.3電子器件與服裝集成技術(shù)

　　醫(yī)療監(jiān)護(hù)服裝是信息化和服裝相結(jié)合的產(chǎn)品，怎樣實(shí)現(xiàn)電子器件與服裝的無(wú)縫結(jié)合是迄今為止服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域面臨的大難題。由于目前電子器件的微型化和柔性化工藝不能夠讓人無(wú)法察覺，因此作為服裝的一部分，必須考慮其服裝的特性，盡量減少連線，合理優(yōu)化布局，避免造成穿著者負(fù)擔(dān)。心電、呼吸頻率、溫度等傳感器應(yīng)根據(jù)生理信號(hào)的檢測(cè)原理準(zhǔn)確放置于人體相應(yīng)的檢測(cè)位置上，信息處理模塊在設(shè)計(jì)和放置時(shí)應(yīng)考慮人體的可穿戴面積，選擇成年人體之間差異不大、運(yùn)動(dòng)時(shí)相對(duì)固定及承載表面積較大的區(qū)域，盡量減少用戶負(fù)擔(dān)。

　　柔性連接將成為可穿戴系統(tǒng)需要繼續(xù)解決的問題之一，由于電極器件與柔性面料之間的剛度、材料性質(zhì)差異，將造成連接之間的難題。只有將服裝和電子器件模塊進(jìn)行有效連接，才能實(shí)現(xiàn)功能服裝應(yīng)該具有的功能。焊接、訂合、黏合、縫合、可拆卸等方式都能夠?qū)崿F(xiàn)電子器件與服裝之間的鏈接。但采用拆卸式是目前剛性電子器件模塊和柔性服裝之間較為理想的連接方式，通過可拆卸的外部連接，能夠保證服裝的穿著舒適性、連接可靠性及可洗滌等性能。一般常采用附加袋、拉鏈、紐扣、掛鉤、搭扣等來實(shí)現(xiàn)，既能夠保證監(jiān)護(hù)服裝的柔軟舒適性，又能保證服裝的耐用性。目前應(yīng)用較多的可拆卸方式則是通過內(nèi)置有接口的按鈕來實(shí)現(xiàn)連接，該方式連接牢固、不影響穿用、可拆卸、美觀大方。

　　電子電感器件與服裝之間的信號(hào)傳輸也是可穿戴電子服裝發(fā)展的一個(gè)挑戰(zhàn)和難點(diǎn)。電子器件與服裝之間的信號(hào)常采用有線與無(wú)線的模式來實(shí)現(xiàn)傳輸，由于信號(hào)干擾及電源續(xù)航原因，無(wú)線傳輸還沒有得到廣泛應(yīng)用，從而使得有線傳輸造成對(duì)人體日�；顒�(dòng)的干擾，一方面其質(zhì)量和形狀會(huì)對(duì)人體活動(dòng)造成一定的束縛，另一方面人體活動(dòng)會(huì)擠壓、拉扯、扭曲導(dǎo)線，造成信號(hào)檢測(cè)的不穩(wěn)定性。目前有以下5種解決方法： 1) 將功能模塊的電子芯片通過紡織的方法置于面料內(nèi)部； 2) 將電子元件與高分子材料進(jìn)行柔性集成，然后與面料進(jìn)行復(fù)合，從而實(shí)現(xiàn)集成的功能； 3) 通過微型電子嵌入式技術(shù)，將電子元件直接嵌入到面料中； 4) 采用纖維基的電子芯片包裹技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電子元件的纖維基封裝，實(shí)現(xiàn)功能化電子纖維； 5) 采用面料復(fù)合技術(shù)，諸如涂層、層合、印花等技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能化，達(dá)到信息的采集、傳輸?shù)裙δ堋?/p>

　　隨著科技的發(fā)展，電極或傳感器與服裝連接技術(shù)的微型化、集成化和無(wú)線化發(fā)展能夠很好的解決上述關(guān)鍵技術(shù)問題。

　　 1.4信號(hào)處理及系統(tǒng)通信技術(shù)

　　生理信號(hào)處理是監(jiān)護(hù)服裝的核心功能之一。具體是把傳感器得到的生理信號(hào)經(jīng)過數(shù)字化、轉(zhuǎn)換、選擇、分類整理等步驟轉(zhuǎn)換成能夠顯示的信號(hào)，信號(hào)處理過程如圖4 所示。處理過的信號(hào)再經(jīng)有線或無(wú)線( 藍(lán)牙、紅外、ＲF 射頻、GPＲS 及類似的CDMA) 傳輸?shù)揭苿?dòng)設(shè)備或者電腦等移動(dòng)設(shè)備上，其中掌上電腦和個(gè)人數(shù)字助理( PDA) 是2 種流行的信號(hào)處理器。

　　圖4 監(jiān)護(hù)服裝信息處理過程

　　Fig． 4 Monitoring garment information processing

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸也將逐漸無(wú)線化和集成化。集成于服裝上的各種傳感器及電極，如果采用無(wú)線信號(hào)傳輸，將極大地減少導(dǎo)線的使用，而且對(duì)信號(hào)端口進(jìn)行集中整合，使得測(cè)試更加方便、靈活，而且端口還可進(jìn)行擴(kuò)展，為以后的功能添加提供可能。