1、 呼吸带的研制 1 1 绪论 1.1 研究背景 随着科技科学技术的进步,智能纺织品作为新兴产业， 开始进入人们的生活。 除传统纺织品的服用和装饰用功能，其在航天、军事、医疗等方面发挥着重要作 用。电子织物，又称智能布块，一方面具备可穿戴和外观柔顺等一般性质，另一 方面可以监测环境事件、进行计算任务和具备无线通信能力。计算、通信、电池 与连接部件做为织物内在的组成部分， “隐”于织物之中。织物系统可收集敏感 信息、监测环境事件并借助无线信道将数据传送至外部网络，以供进一步地计算 处理。 智能布块广泛存在于日常生活的各个领域， 具备非干扰 （CP1HTUCNKVG） 和泛在的特点。电子织物蕴含“布
2、块即为计算机”的理念，为实现穿戴式或者非 穿戴式信息系统提供了全新的计算平台，被视为普适计算的理想载体。 通过把计算、通信、感知和执行功能整合到织物之中，传统概念上被动、泛 在的纺织品转变为交互、智能的物联信息感知与处理前端，使信息网络的触角以 更为透明的方式延伸到人们生活中的方方面面， 也使信息系统能覆盖到愈加广阔 的物理世界。具体还表现在，电子织物以非干扰的“人-衣”接口，实现系统所 覆盖物理空间中监测对象的局部物联， 支持、 传感、 计算、 通信资源的数据共享。 物理感知信息经电子织物处理后，连接至其它织物系统或云端，同时还实现了物 联对象到各级计算资源的安全、无障碍访问。因此，它也是物
3、联网的一种重要使 能部件 1。 当今随社会的发展，老龄人口增加和患慢性病青少年人数上升,加上人们对 健康意识的增强,个人身体的健康状况愈加受到人们的关注。在这种情况下，推 动医疗方式从以症状治疗为中心的传统模式向以预防为主、早诊断、早治疗的模 式转变。其中，医疗仪器的发展也开始从复杂的、应用于医院的大型医疗设备, 转向既适用于医院又适用于家庭和个人的小型穿戴式,甚至是植人式装置。另一 方面,一些特殊领域和行业,如航空航天、 深水作业和运动员训练等对穿戴式医疗 仪器也有很广泛和迫切的需求。 呼吸带的研制 2 1.2 研究意义 医学中，心电、呼吸、血压、体温、体动等基本人体生理参数中蕴涵着丰富 的
4、人体健康信息,而生理参数的连续动态监测为了解相关系统的生理、病理状况 提供了丰富信息,如动态心电监测(Holter)、动态血压监测(AM BP)等 2。但呼吸 监测远没有像心电监测那样得到重视和推广,但呼吸模式监测可以获得丰富的生 理/病理信息。呼吸信息可以通过口鼻气流、电阻抗体积描记以及拉阻呼吸描记 技术等技术来获取,相比较而言,口鼻气流佩带不方便,可穿戴呼吸测试衣物是发 展可穿戴系统的关键技术。 在呼吸生理学领域呼吸带已经有了很广泛的利用，而在语言学领域，呼吸带 主要用于言语呼吸动力及朗读节奏的研究。 呼吸信号对应人的生理言语表达过程 中吸气和呼气过程。目前主要用于汉语普通话和民族语言的诗
5、歌、小说、散文、 新闻等不同文体朗读时的呼吸韵律特性研究 3。 1.3 研究目标与内容 旨在提供一种性能优良，能够准确记录胸腹呼吸信号的呼吸带。 研究主要通过对呼吸带进行压阻传感器设计， 并选取适合实验的器材和材料 进行制作，对得到的产品进行测试改良，最终得到课题要求的呼吸带。能够稳定 的测量呼吸信号同时，保证织物的稳定性，长久有效工作。 1.4 章节安排 第一章，绪论。对本课题的研究背景、研究意义、研究目标和内容进行简要 概述，有逻辑地对论文整体结构进行排版。 第二章，文献综述。简要阐述了可穿戴呼吸测量方法的发展现状，并综述了 作为关键材料之一的导电纤维研究状况， 其中对导电纤维和织物传感器
6、两个研究 方向进行了简要说明， 概述了近些年的研究方法和内容， 以此作为本课题的研究 基础。 第三章，呼吸带的方案设计。对呼吸带传感器进行设计，样品制作方法，分 析选取导电纱线及基布和硅胶，设计试验方法。 第四章，呼吸带压阻传感器的实验与分析。按照试验方法和参数进行实验， 分析实验过程中存在的问题并不断对产品进行改良，最终得到符合要求的传感 呼吸带的研制 3 器。 第五章，结论与展望。对本课题的研究进行归纳总结，并对现有方案的不足 之处及以后相关的研究工作进行了展望， 期望在后续试验中提出更有价值和意义 的方法。 2 文献综述 呼吸带的研制 4 2.1 可穿戴呼吸测量方法 2.1.1 电感应体积描记技术 物体横截面积的变化可以通过电磁感应测量，可用在呼吸测量中，用来反映 胸部轮廓的扩张与收缩。其原理是将弯成弧状的绝缘线圈，恰当的环绕在人体的 胸腹部，并在其中接入交变电流，由电磁感应现象生成磁场。随人体呼吸时胸腹 部的变化，线圈磁通量亦变化并自身产生感应电流来抵制外接的交变电流。此时 调节恰当的电容，电感参数，使线路发生谐振，使功耗全为电阻热。线路中随时 间电感变化导致谐振条
