摘要：为促进呼吸监测技术在可穿戴纺织品领域的应用,以人体呼吸力学的相关理论为研究基础,分析了呼吸监测在不同年龄段、不同健康状况等人群下的重要作用,从基底形式和信号调制形式2个角度出发,重点总结归纳了以导电纤维和光导纤维为敏感元件的柔性可穿戴呼吸监测传感器的研究进展,并分析对比了各种类型的优缺点,综述了柔性可穿戴呼吸监测技术在医疗保健、运动健身和工作生活领域的应用。总结认为:柔性可穿戴光电式呼吸监测传感器相较于电学式传感器有抗电磁干扰、测量电气安全等优势;基于强度调制原理的光纤传感器较基于波长调制原理的光电式传感器具有制作简单、信号处理硬件小、受环境干扰小等优势;提出了智能可穿戴呼吸监测设备目前存在的局限性问题。指出未来研究方向为:传感器性能需要在保证精确度的基础上实现耐用性、耐水洗性且有效地消除运动伪像;需要优化传感器的结构设计且在满足检测灵敏度和数据采集连贯性的基础上提高穿戴者佩戴舒适度;传感器需要实现在服装上的可逆性拆卸、可重复性使用和可穿戴呼吸监测一体化。

摘要：在人们的视觉和听觉无法发挥作用的场合下,触觉再现系统为人们感知周围的信息提供了一条非常有效的途径。该文设计并研制了基于电刺激的可穿戴式的触觉信息表达系统,采用动态循环显示技术在8×8个球形电极组成的电极阵列上通过手腕感知信息。进行了3组实验即不同频率和占空比条件下的电压感知阈值实验、空间分辨率实验和简单汉字感知实验。实验结果表明,在频率为100 Hz、占空比为35%时的电压感知阈值最低且感知效果最好;相邻电极之间的最小间距为4.5 mm时可以清楚地分辨出两列;简单汉字的感知成功率均高于90%。实验结果验证了该系统的有效性,同时为将来识别复杂汉字信息奠定了基础。

摘要：随着智能可穿戴设备的普及,其能源供应问题愈加突出,一种绿色且高效的供能系统有待被研发。纤维基能源转换器件凭借着其优异的可集成性和宏观可调性,在柔性穿戴领域受到了越来越多的关注,有望成为解决新一代能源供给问题的有效方案。为进一步深化对纤维基能源转换方案的认识,本文主要回顾了压电、热电和磁电纤维基能源转换器件的最新研究与应用进展,重点讨论了压电纤维、热电纤维和磁电纤维的制备方法、性能分析和可穿戴应用,最后提出了纤维基能源转换器件在应用中所面临的问题与挑战,并对其未来的发展趋势进行了展望。

摘要：针对可穿戴血氧芯片因运动干扰而使准确度受限的问题,提出一种基于加速度传感器的自适应抗运动干扰算法并进行了电路设计.根据三轴加速度信号判断运动幅度,当运动较微弱时,采用自适应滤波(AF)算法消除运动干扰,提取特征参数,计算血氧饱和度;当运动较强烈时,采用改进型离散饱和度变换(IDST)算法,比较不同离散饱和度下参考信号与加速度信号的相关性,相关系数最大时的离散饱和度即为血氧饱和度.所设计的芯片采用SMIC 180 nm工艺实现,算法电路的测量误差在2%以内,整个抗运动干扰模块的电路面积为0.31 mm2,最高时钟频率可达到56.4 MHz,满足可穿戴应用的需求.

摘要：为满足电子仿生皮肤的穿戴舒适度，提出了一种电容式柔性织物压力传感器，采用丝网印刷工艺，以织物为柔性基体，炭黑填充型复合弹性电介质和有机硅导电银胶制备柔性压敏触觉单元。介绍了压敏单元的结构设计与感知机理，研究了炭黑含量与温度对织物触觉单元性能的影响，改善了该电子织物的输出线性度与重复性，实现了0—700kPa量程范围迟滞误差为5．6％，动态响应时间为89ms，灵敏度为0．02536％／KPa，同时，引入温度补偿以提升触觉感知准确性。通过将织物压敏单元应用于足底压力信息的时空分布研究和机械手的软抓取实验，其足底压力分布及触觉感知实验结果表明，该电容式柔性织物压力传感器具有良好的工作稳定性与触觉感知功能，为可穿戴式人工皮肤的研究提供了一种设计方案。

摘要：为更好实现可穿戴柔性电子的初期设计和试验验证,提出了一种基于“切割和粘贴”的柔性电子快速制备方法。首先,通过对比光刻工艺与喷墨打印工艺,提出了一种基于激光切割的微纳图案化工艺;接着,利用调节聚二甲基硅氧烷(PDMS)基体的黏附力来控制能量释放率,将带图案的薄膜结构转印到弹性基底;然后,为保证金属电极与柔性基体间紧密贴合,采用PDMS对整体结构进行了封装;最后,搭建了多通道生理信号采集系统,对所加工柔性电极进行电生理测试与医疗探索。实验结果表明:与传统柔性电子加工工艺相比,文章提出的工艺效率较高,成本较低,可在10min内完成整套工艺,同时制备的电子传感器件可以与皮肤保形接触且输出稳定信号,可为柔性电子的初期设计及后续产业化应用打下基础。

摘要：传统的肉羊应激反应检测方法多采用静态采血化验法,在动物养殖运输过程中无法做到实时且连续地检测,为此设计了适用于肉羊运输过程中的可穿戴生物与环境信号的动态检测装置,利用脉搏波传感器和红外温度传感器获取肉羊运输过程中的心率和体温,采用时域分析方法提取肉羊运输应激特征参数中5个典型特征参数,并对其进行特征分析。特征参数MR、SDNN、RMSSD、pNN50、CV随运输时间的延长呈增加趋势,并且由于道路的变化而具有随机性,证明了运输应激的变化;基于专家经验与有监督的机器学习方法构建肉羊运输过程应激状态预测模型,模型的平均预测准确率在89.81%以上。结果表明,本文设计的可穿戴生物感知装置,能够有效地识别出运输应激状态,实现肉羊运输应激分级预测管理机制,解决了肉羊运输监管与品控等问题。

摘要：随着老龄化社会的到来,移动互联网技术将会越来越多地为养老、护老提供支撑与服务。面向高龄用户的可穿戴产品不同于一般类型的智能化高科技产品,必须满足老年人生理、心理的特殊需要,以及特殊老人的看护需求。本文从核心功能设计、特殊体验设计,以及情感化设计三个方面探讨了高龄用户可穿戴产品的实际需求和设计特点。

摘要：动力手套是一种腕部康复训练装置,同时具有辅助的助力功能。康复训练是手腕进行自主康复的一种重要的辅助治疗手段,传统的康复训练装置大多采用电机驱动的刚性外骨骼结构,在运动时急剧变化的冲击力易造成关节二次伤害,同时较大的质量增加了身体的额外负担。基于气动人工肌肉设计并制作了一款柔性可穿戴动力手套装置,能够实现腕关节屈/伸、内收/外展两自由度运动,集康复训练与腕部助力于一体,轻量化柔顺的外骨骼结构提高了其便携性及舒适性。通过嵌入薄膜压力传感器能够感知手掌与物体之间的抓取力,自动实现腕关节助力功能并有效地保护腕部。对腕部进行穿戴静力分析求解手套装置的性能需求参数,并测试气动肌腱的关键指标及手套的整体性能,测试结果表明所设计的动力手套能够满足腕部康复训练要求并具有辅助的助力功能。

摘要：总结了用于可穿戴设备中的心率检测技术,举例说明了每种技术在可穿戴设备中的应用,指出了可穿戴设备中心率检测技术存在的问题与不足,并提出了未来研究中可采用新型材料并结合计算机技术,解决测量的准确性及可穿戴设备的舒适性问题。