普适计算和通信技术的各种进步，加上微电子和纳米电子学，为电子学和柔性传感器的无缝集成创造了机会。这些柔性传感器由纺织品制成，或具有类似服装的质地和灵活性，从而188金宝搏手机版网址产生通常被称为电子纺织品或智能纺织品的功能化纺织品。Tao将智能纺织品描述为一类智能材料和结188金宝搏手机版网址构，可以感知并对环境条件或刺激做出反应。根据赋予这些纺织品的智能程度，它们可以是被动的、主动的或非常智能的。188金宝搏手机版网址被动纺织品只获取188金宝搏手机版网址有关环境的信息，主动纺织品以不同的方式对环境作出反应和适应，而非常智能的纺织品可能具有上下文感知能力，并根据上下文调整其反应。这三个部件可能仅限于传感器、执行器和控制单元的存在。例如，无源材料需要传感器来检测信号。活性材料的组分可能需要耦合致动器或具有传感器的控制单元。同样，对于非常智能的纺织品，传感器、执行器、控制单元188金宝搏手机版网址和作为处理单元的环境感知材料的组合可能是必不可少的。

环境感知智能材料是通过将传统纺织品与新材料、力学、加工技术以及材料的化学和生物学相结合而制定的。188金宝搏手机版网址在长期生理信号监测的生物医学应用中，纺织品是传感器的首选平台，因为它们是最接近皮肤的天然材料。188金宝搏手机版网址传统上，执行生物医学监测的长期门诊系统使用粘合剂将电极或传感器固定在皮肤上，并使用导电凝胶与皮肤进行低阻抗电接触。模拟前端电子技术的进步具有非常高的输入阻抗和高共模抑制比(CMRR)，使得无需凝胶即可使用干电极。这些干电极在纺织品上制成后，可以无缝地集成到服装中，以实现直观和舒适的188金宝搏手机版网址替代目前可用的长期监测系统。然而，已知这些干电极有一个初始沉降时间，其中接触阻抗缓慢下降到足以从环境中以最小噪声获取信号的值。缓解这一问题的一种方法是使用纳米结构传感器，与平面传感器相比，纳米结构传感器具有明显更高的表面积，因此可以更快地实现理想的低接触阻抗。回顾如下:首先，我们从医疗保健的角度为已经被诊断患有心血管疾病(CVD)的患者介绍了纺织品集成可穿戴系统的动机。其次，我们描述了迄今为止在纺织品上使用纳米结构传感器和纳米材料进行心脏监测的研究。188金宝搏手机版网址最后，我们介绍了通过智能设备进行多参数监测的端到端系统实现的示例，即女性的e-bra和男性的e-bro。

许多监测生命体征的生物传感器、环境传感器(温度、湿度和光线)和位置传感器都可以集成到可穿戴无线设备中机构/个人区域网络(WBAN/WPAN)。这种类型的网络由廉价、轻量级和微型传感器组成，可以实现长期、不引人注目的动态健康监测，并向用户提供有关当前健康状态的即时反馈，以及用户医疗记录的实时或近实时更新。这样的系统可以用于各种条件下的移动或计算机监督康复，甚至可以用于医疗条件的早期检测。

由于服务器处理大量的医疗数据，服务器将对数据进行挖掘和分析。根据专家在关键场景中提供的挖掘、分析、建议和信息的结果，服务器可以学会自动提供反馈。

2.纺织品传感器

智能纺织品(织物)可以由从传统的棉、聚酯、尼龙到先进的凯夫拉纤维等多种材料制成，具有综合功能。然而，在目前的范围内，具有导电性的织物引起了人们的兴趣。目前已经开发和研究了两种智能纺织品(织物)产品，用于基于纺织品的传感器电子设备的健康监测织物和包裹传统传感器电子设备的织物，表明可以使用织造将导电纱线纳入织物中，从而获得可以用作“可穿戴主板”的纺织品。它可以连接身体上的多个传感器，如湿凝胶ECG电极，到信号采集电子设备。后来的研究表明，导电纱线可以用于制造基于织物的传感器，这些传感器由织物或涂有银或编织在织物中的导电金属芯的金属网制成。

在研究中，有两种广泛的方法来制造带有ECG传感器电极的服装:

通过功能化或集成成衣与传感器元件。

这种方法包括通过简单地在服装上的适当位置缝合电极或使用沉积技术在适当位置转移功能材料，将成品电极集成到成品服装中。

未完成的衣服

在服装制造过程中引入智能材料。这种成品方法需要使用纺织制造技术来形成包含功能材料的编织或非织造织物。

2.1.公司的衣服

一些柔性和刚性材料已经被制造和评估用作电极。在电阻电极中有柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)，碳纳米管名为ENOBIO的阵列电极，碳纳米管(CNT)/PDMS纳米复合材料，柔性聚合物干电极和垂直排列在柔性衬底上的金属纳米线。电容电极包括Ti/TiN电极、iro涂层电极和MEMs尖刺电极。对这些接触式和非接触式干电极进行了全面的综述。智能纺织品的实现可以通过将这些电极缝合到成衣上来实现。

2.2.188金宝搏手机版网址电极用纺织品。未完成的服装

纺织品的最小单位是纤维或长丝。这些单元的无数组合可以产生许多具有不同长度，横截面面积和形状和表面粗糙度的纺织材料。在这种情况下，智能功能，导电性，可以在不同层次上引入纺织品。188金宝搏手机版网址在纤维水平上，可以涂覆涂层或添加导电线以制成复合纺织品。不同类型的纤维可以在纱线或织物中随意排列或严格排列，形成均匀的三维结构。这些结构可以被金属化或功能化，以制造导电纺织电极和其他具有微或纳米棒或微或纳米线圈阵列的功能表面。因此，使织物具有导电性的策略有两种:在用于制造织物的纱线中包含导电细丝，或通过各种涂层技术将导电材料涂在成品织物中。机械，以及导电性能。

通过各种涂层技术，将导电细丝包覆在纱线中，用于制作导电材料的织物或成品织物的涂层。单壁碳纳米管(SWCNT)在棉花中的吸收已经证明了其机械性能和导电性能的增强。后一种方法使用沉积和涂层技术，如溅射、丝网印刷、静电纺丝、碳化和蒸发沉积。织物上的导电涂层导致更高的导电性，但耐久性较差，特别是通过洗涤循环。纳米纺织188金宝搏手机版网址品是通过在纺织织物上制造纳米结构或在织物上形成纳米级丝状结构而形成的，而不是将纳米材料掺入织物中。

2.3.用于导电痕迹和连接的纳米复合油墨

在纺织品上实现可穿戴系统需要一种具有成本效益的、可扩展的方式来形成各种组件之间的互连。实现这一目标的一种方法是将功能性油墨印刷到纺织品上，从而在纺织品上形成印刷电路板。在ECG智能纺织品的情况下，这涉及到在织物上配制导188金宝搏手机版网址电油墨或可打印的电容结构。聚合物厚膜(PTF)技术已被用于在非织造布上形成导电线和传输线。另外，具有导电填料和聚合物粘合剂的油墨已被用于几种可拉伸和耐磨损的油墨的配方中。纺织品上的可拉伸导电油墨已被证明通过导电痕迹使用银片在聚氨酯基188金宝搏手机版网址粘合剂由Araki等。聚(3,4乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)薄膜已成功地沉积在橡胶乳胶基板上喷墨印刷。多层碳Rai等合成了纳米管(MWCNTs)和聚苯胺纳米颗粒(PANP)核壳基纳米复合导电油墨，并成功地在棉织物上丝网印刷。在丙烯酸粘合剂中加入银片的油墨中绘制的导电痕迹已被用于连接ECG电极和柔性印刷电路板(pcb)。

3.系统实现的例子

用于监测生理信号的可穿戴系统已在许多研究中得到报道。其中一些以可穿戴配件的形式出现，例如用于无袖血压监测的腕表。系统可以是现成的电子产品，在FR4板上制造干电极，可以嵌入/封装在衣服中，如帽子或衬衫。这些系统要么只显示，要么通过支持蓝牙的蜂窝电话/支持zigbee的PC和无线数据传输或互联网传输到远程位置，用于远程患者监测(RPM)。该系统可以在柔性基板上微电子制造，易于并入纺织品中。这些电子设备可以完成多种生物特征监测，如出汗率、温度、心电图、血氧水平等。

该系统可以在柔性基板上微电子制造，易于并入纺织品中。这些电子设备可以完成多种生物特征监测，如出汗率、体温、心电图、血氧水平等，并进行无线传输。与全球定位技术相结合，它们可以促进医疗干预，增强无处不在的医疗保健。封装、缠绕或基于纺织品的传感器主要是电、光学或压电传感器，用于监测靠近身体的生理信号。干电极是可穿戴系统中最流行的生物电位测量传感器类型。这些电极有不同的设计，包括由编织导电线制成的织物，金属化针阵列，导电表面和Ag/AgCl背电极(无导电凝胶)和电容耦合干电极。它们已被证明可以获得生物电位信号。除此之外，它们还被提议用于心脏和神经刺激。光学传感器主要是现成的微电子传感器或光纤传感器。压电传感器是现成的微电子、柔性压电膜或功能化压电纱。 Wireless sensor systems generate large amounts of data that require data management and post processing. Research in database architecture has shown that database organization for the derivation of medical parameters for diagnostics and archiving of diagnostic parameters solves the problem of data volume. In addition to that, data processing through cloud computing and remote access to stored data improves the computing performance. In the following sections, implementations of wearable systems with textile-based nanosensors and state of-the-art wireless communication systems are described.

3.1.E-Bro

本应用中的纺织平台是一个内背心，可以结合纳米生物传感器，如金纳米线电极或纳米结构纺织电极和复合压电薄膜。它还可以结合一个红外发射器探测系统的体积脉搏和温度传感器。e-bro系统是a多通道可穿戴无线纺织纳米生物传感器，监测心电图和血压。

3.2.系统描述

图1显示了整个系统，它由四个部分组成:首先，一个压缩内背心，称为e-bro，带有纺织电极传感器和将电极连接到传感器电子模块(SEM)的印刷连接迹线;其次是光电体积脉搏描记臂带，它具有近红外led和光电二极管，通过印刷在左臂上的导电迹线连接到SEM;第三，由放大器、滤波电路、微控制器和ZigBee无线射频组成的扫描电镜;最后，在个人电脑上运行一个软件程序，接收并绘制来自佩戴者的输入数据。

光电体积脉搏描记臂带由两个近红外光电二极管阵列和一个由三个光电二极管组成的中央阵列组成。电极和臂带通过导电线连接到扫描电镜，在弹性丙烯酸基粘合剂中使用银纳米颗粒填料的墨水配方，打印在背心上，以及扣扣。导电痕迹是用导电油墨制成的，并使用丝网印刷，这是纺织制造兼容的。臂带是可拆卸的，只需通过四个扣扣按钮就可以扣在背心上(图2)。可拆卸的SEM和臂带使e-bro可清洗。

3.3.传感器电子模块(SEM)

放大器是扫描电镜的一部分，由四个通道组成:三个通道用于双极肢体引线，引线I，引线II和引线III，第四个通道放大光电二极管的电位差，光电二极管检测来自肱动脉的反射红外波。扫描电镜中使用的放大器的带通为0.2 Hz至70 Hz，三个ECG通道的中频增益为50 dB。在0.2 Hz至15 Hz的波段上，光电容积脉搏波传感器的增益增加到55 dB。来自放大器的放大信号通过板载微控制器进行数字化传输;图3。

选择zigbee无线电模块的动机是两个期望的功能。首先，它必须支持高于9600 bps的数据速率，因为数字化心电和BP信号必须实时传输四个通道。其次，它提供了尽可能高的通信范围，适用于体育，军事探险和高风险的工作环境，如消防员。

3.4.E-Bra

男士内背心中的系统也可以集成到女士内衣中，例如胸罩。上一节中列出的各种传感器可以集成到e-bra中，传感器的信号通过印刷的导电线或导电线传递到eNanoflex模块。图4显示了e-bra的图片，用于数据采集和无线传输的eNanoflex模块，以及绘制从eNanoflex模块接收到的数据的简单信号显示接口。

3.5.获取多通道数据:

e-bro采集的数据可以无线传输到个人电脑。然后使用自适应滤波算法对PC接收到的数据进行滤波，以最小化运动对心电信号基线的影响。数据采集和自适应滤波器使用MATLAB (Mathworks, Natick, MA, USA)开发。然而，同样的功能也可以在JAVA平台上实现，并且可以部署在智能手机上。图4ad显示了原始的三个心电信号，导联I、导联II和导联III。它还绘制出脉搏波形、心率和估计的收缩压和舒张压。图中显示了用于数据采集和无线传输的eNanoflex模块。导出的脉冲传递时间(PTT)值然后用于估计收缩压和舒张压值(图4e)，该值基于先前获得的校准方程。其他传感器系统可以被整合到可穿戴应用程序中，以监测呼吸、温度和血氧水平。心电后处理还可以计算心率变异性(HRV)，是一种预测和诊断的工具。 HRV is described as the sequence formed by concatenating the difference in heart rate between consecutive beats. It is calculated as the inverse of the difference in the intervals between consecutive R-peaks. The R-peak detection algorithm used for the calculation of the RR interval (RRI) was as given in. The autoregressive (AR) power spectrum estimation technique was used to obtain the power spectrum density (PSD) plot of the RRI sequence. The characteristic LF and HF peaks were observed. The figure shows the AR PSD computed from the RRI series for the standing-up case. The figure shows the same for supine ECG. AR PSDs in both figures show a classic shift in the power distribution between LF and HF components with respect to total power.

因此，e-bro和e-bra系统的这些实现可用于跟踪与心脏活动的自主神经调节相关的慢性疾病。连续多导联心电监测可检测t波反转，提示心室复极改变。自动发布通过检测t波反转的算法处理心电，可以作为报警系统，触发子程序启动心电信号中继，通过远程服务器到医生办公室进行诊断。

4.系统架构:

IMHMS通过生物传感器收集患者的生理数据。数据在传感器网络中汇总，收集到的数据的摘要被传输到患者的个人电脑或手机/PDA。这些设备将数据转发到医疗服务器进行分析。数据分析完成后，医疗服务器向患者的个人计算机或手机/PDA提供反馈。患者可以根据反馈采取必要的行动。IMHMS包含三个组成部分。

1.可穿戴身体传感器网络[WBSN]

2.病人个人家庭服务

3.智能医疗服务器[IMS]。

它们描述如下。

4.1.可穿戴身体传感器网络[WBSN]

可穿戴身体传感器网络是由可穿戴或可植入的生物传感器在患者体内形成的。这些传感器从病人身上收集必要的读数。对于每个器官，将会有一组传感器将它们的读数发送给组长。组长之间可以相互沟通。它们将聚合的信息发送到中央控制器。中央控制器负责将病人的数据传输到个人电脑或手机/PDA。这表明，对于人体内的无线通信，组织介质作为一个通道，通过该通道，信息以电磁(EM)射频(RF)的形式发送。因此，在WBSN中，信息以电磁(EM)射频(RF)波的形式传输。WBSN的中央控制器使用蓝牙、WLAN(802.11)或ZigBee三种无线协议中的任何一种与患者个人家庭服务器(PPHS)通信。蓝牙可用于中央控制器和PPHS之间的短距离距离。 WLAN can be used to support more distance between them. Nowadays ZigBee introduces itself as a specialized wireless protocol suitable for pervasive and ubiquitous applications. So ZigBee can be used for the communication too.

4.2.病人个人家庭伺服器

患者的个人家庭服务器可以是个人电脑或移动设备，如手机/PDA。我们建议使用移动设备，因为它将更适合用户使用他们的移动设备来达到这个目的。PPHS从WBSN的中央控制器收集信息。PPHS向智能医疗服务器(IMS)发送信息。PPHS包含用于确定是否将信息发送到IMS的逻辑。基于个人计算机的PPHS通过Internet与IMS通信。基于PPHS的移动设备通过GPRS / Edge / SMS与IMS通信。实现IMS的最佳方法是基于Web服务或Servlet的体系结构。IMS将充当服务提供者，而患者PPHS将充当服务请求者。通过提供这些类型的体系结构，可以安全地支持大量异构环境。 So personal computer or cell phone/PDA can be connected easily to a single IMS without any problem.

4.3.智能医疗服务器[IMS]

智能医疗服务器(IMS)接收来自所有PPHS的数据。它是整个建筑的支柱。它能够学习患者特定的阈值。它可以从病人以前的治疗记录中学习。每当医生或专科医生检查病人时，检查和治疗结果就存储在中央数据库中。IMS根据数据的性质和分布，使用最先进的数据挖掘技术(如神经网络、关联规则、决策树)来挖掘这些数据。在处理信息后，它向公共卫生服务提供反馈，或在危急情况下通知医疗当局。PPHS向患者显示反馈。医疗当局可以采取必要的措施。IMS保留病人的具体记录。 It can infer any trend of diseases for a patient, family even locality. IMS can cope with health variations due to seasonal changes, epidemics etc. IMS is controlled and monitored mainly by specialized physicians. But even a patient can help train IMS by providing information specific to him. After mining the database stored in IMS, important information regarding人们的总体健康状况可以得到改善。它可以帮助当局决定卫生政策。大量患者将使用其PPHS连接到IMS。所以病人的安全是这里的主要问题。所以RFID可以用于这个目的。射频识别(RFID)是一种自动识别方法，依赖于使用称为RFID标签或应答器的设备存储和远程检索数据。RFID标签是一种可以应用到产品、动物或人身上的物体，目的是使用无线电波进行识别。一些标签可以在几米外读取，超出阅读器的视线范围。因此，可以通过为每位患者提供RFID标签来提供安全性。

5.未来工作及结论

利用生物传感器网络的整个移动医疗系统提出了一些未来的工作，如在考虑内存和能量严格限制的情况下，寻找生物传感器中最有效的安全保障机制，以最小的存储和用户交互以最具信息量的方式表示收集到的数据，对数据进行建模，使系统不代表所有数据，而只代表相关信息，从而节省内存。这些是今后在流动医疗保健部门可以做的一般性工作。对于IMHMS，我们的视野要广阔得多。我们想的是一个病人根本不需要做任何动作的系统。随着传感器技术的进步，生物传感器本身能够采取必要的行动还远远不够。需要葡萄糖的患者不需要手动取糖，生物传感器可以根据IMS的反馈将葡萄糖推入患者体内。似乎每个人都不可能做到。但没有什么是不可能的。今天，我们想象一些东西，并看到它在不久的将来实现。但是，如果我们停止想象和思考，那么不可能是如何变成可能的呢? This paper demonstrates an intelligent system for mobile health monitoring. Smart sensors offer the promise of significant advances in medical treatment. Networking multiple smart sensors into an application-specific solution to combat disease is a promising approach, which will require research with a different perspective to resolve an array of novel and challenging problems. As wireless networks of sensors are developed for biomedical applications, the knowledge gained from these implementations should be used to facilitate the development of sensor networks for new applications. Expeditious development of implanted smart sensors to remedy medical problems presents clear benefits to individuals as well as society as a whole. There is the obvious benefit to persons with debilitating diseases and their families as these patients gain an enhanced quality of life. Biomedical implants that monitor for cancer will help recovering patients maintain their health. Not only will these individuals personally benefit from their improved health and well-being, but society will also benefit from their increased productivity and societal contributions. Once the technology is refined, medical costs for correcting chronic medical conditions will be reduced. As the world population increases, the demand for such system will only increase. We are implementing the IMHMS to help the individuals as well as the whole humanity. Our goals will be fulfilled.

引用:

1.美好时光:老龄化与科技。智能纤维、织物和服装;伍德黑德出版社:剑桥，英国，2001。

2.张,x;智能纺织品:被动智能。188金宝搏手机版网址亚洲纺织，2001年6月，45-49;张,x;智能纺织品:非常智能。188金宝搏手机版网址亚洲纺织，2001年8月，35-37。

3.Van Langenhove, L. Smart Textile

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