综述：电子纺织品，医疗保健和健身解决方案可穿戴技术的新时代

研究背景

目前的一个趋势是开发高质量消耗的可打印电子设备，这些设备是灵活的、可穿戴的，并以智能服装的形式集成到织物中。在数字电子和计算机算法的帮助下，电子纺织品在监测和诊断日常活动和健康状况以及治疗许多健康状况方面的作用正在被认可。COVID-19 导致了带传感器的可穿戴系统的开发高峰，用于早期检测 SARS COV-2 的迹象。例如，印在衣服上的可拉伸应变传感器可以监测胸部的扩张，从而监测呼吸模式的偏差。带有嵌入式致动器的衣服可以作为外骨骼和康复设备，用于治疗颈部和关节僵硬等疾病。灵活的、可拉伸的设备和电路的工程是电子功能可穿戴纺织品的关键组成部分，能够感应、加热、照明和传输数据。在衬衫和裤子、毛毯和床单、绷带和头帽等中整合电子和通信，有利于实现使人类生活更轻松的功能。

将电子器件集成到传统织物中的做法被称为电子织物，它也被命名为智能或智慧服装。智能电子纺织品可以感知、反应和与一系列环境刺激条件互动，并以手动预编程的处理方式响应执行任务。电子纺织品需要电气元件与外部刺激，如化学、机械、热、电磁场、辐射、湿度、pH 值等发生作用。根据集成的电子元件或术平台，智能服装的不同特点也有所不同。电子元件的集成在传统服装中创造了一种新的功能，增强了它们的功能，并为先进的先进应用提供了附加值。电子纺织品的工作机制或电子反馈过程是基于感官接收到的刺激或来自任何物体或环境的任何物理反应/行动，其形式为触摸、热、声音和光。然后，智能电子纺织品检测到刺激，并以定量数据的形式处理信息，作为提供反应或行动的结果函数。因此，电子纺织品可以感知因人体运动而发生的变化，收集穿戴者的数据并将数据传输给电脑或智能手机，后者可以给予适当的反馈。由于电子纺织品将电子技术整合到纺织品中，预计电子纺织品技术将继续进步，包括主要产品类型和广泛的应用领域和市场。

研究成果

久坐的生活方式和不断变化的工作环境给全球健康带来了挑战，给医疗和健身系统带来了巨大的负担。身体不运动和因老化而导致的功能丧失是非传染性疾病死亡的两个主要原因。智能电子纺织品(e-textiles)因其在健康监测、康复和培训评估应用方面的潜在用途而引起了相当大的关注。集成了电子设备和算法的交互式纺织品可用于实时收集、处理和数字化有关人体运动的数据，用于电疗、改善血液循环和促进伤口愈合等目的。本综述总结了为可穿戴医疗和健身系统设计的电子纺织品的研究进展。电子纺织品的意义、主要应用和未来的需求预期在本综述中都有所涉及。讨论了各种健康状况和健身问题以及涉及使用多功能互动服装的可能解决方案。对用于制造可穿戴电子纺织品的基本材料和基本程序进行了简要讨论。最后，讨论了智能纺织品领域的当前挑战、可能的解决方案、机会和未来前景。相关报道以“Electronic textiles: New age of wearable technology for healthcare and fitness solutions”为题发表在Materials Today Bio期刊上。

图文导读

Fig. 1 Schematic illustration of a pathway of e-textile applications in different areas.

Fig. 2 Summarize the development of the e-textiles from phase-one to the current fourth-generation phase.

Fig. 3 Application areas of e-textiles.

总结与展望

近年来，电子纺织品在康复、健康监测、健身和时尚等方面的应用引起了极大的关注，本综述对此进行了讨论。与其他领域相比，健康和健身是电子纺织品应用的更高优先级，因为它们在远程健康监测、自我管理和数字健康方面对个人和社会的福祉有潜在的好处。由于世界范围内的人口老龄化趋势、COVID-19 等突发大流行病、慢性病以及医疗系统的数字化，可穿戴医疗市场的发展势头越来越好。本综述中引用的文献显示，带有嵌入式传感器或执行器的衣服可作为外骨骼或用于康复设备，有很大的潜力使面临滑膜和露关节疾病的终端用户受益。此外，由于COVID-19 的出现，带传感器的可穿戴系统的开发取得了巨大进展，用于检测SARS Cov-2 感染的早期迹象。尽管面临许多挑战，e-textiles 或智能服装能够使用各种制造方法，如编织、纺纱、刺绣、针织、丝网印刷和缝合，整合新的传感装置和各种电子功能。未来，电子服装将越来越多地采用自供电方式，以方便使用便携式可穿戴传感系统进行自我健康管理和远程病人护理。将设备和电子产品无缝整合到服装中，为可穿戴技术的整合和使用带来了巨大的希望。一些与电子织物相关的研究项目正在进行中，可能需要几年时间才能取得明显的进展。尽管电子织物技术面临着许多科学挑战，但预计在未来五到十年内在医疗保健和健身领域将出现许多创新的电子织物解决方案，涉及非侵入性的监测和刺激为了克服操作上的限制，电子功能和可穿戴服装的无缝整合，在变形、可负担性和用户友好性方面，可以比目前基于刺绣的整合更加适应。有关电子服装的相关文献和信息对未来电子纺织品的技术发展将有很大的帮助。同时，更传统的柔性、可拉伸和压敏传感器和发光显示器的使用将继续增加智能纺织品在家纺、时尚、航空航天和国防领域的应用范围。

此外，智能电子纺织品还可以支持在大数据和云计算方面开发更先进的应用，通过数据分析进行智能健康监测和健身康复训练。可穿戴智能服装的进展并不局限于医疗保健和健身监测，而是朝着虚拟现实和物联网(loT)的新兴技术发展。纺织技术正在不断进步，并有可能在未来十年内与物联网人工智能、人机界面和云技术互动。考虑到智能纺织品未来更广泛的应用领域是智能和计算服装，虚拟现实也有望改变我们在物联网时代的生活。纺织品互联网是物联网的一个延伸。这篇综述专门讨论所有这些目前和未来的努力。关注健康和健身方面的新发现和投资是最重要的，也可以吸引其他感兴趣的观众。这篇综述为那些有兴趣为解决目前可穿戴纺织技术中存在的基本挑战和障碍做出贡献的人建立了一个基线。

文献链接

Electronic textiles: New age of wearable technology for healthcare and fitness solutions

https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2023.100565

转自：“i学术i科研”微信公众号

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