腰带型人体微环境可视化监测系统柔性集成与可穿戴应用研究

林云飞1，程鑫慧3，夏利琼1，刘瑾3，张茜4，龚剑亮1，陈义旺1,2 (1江西师范大学氟硅能源材料与化学教育部重点实验室)(2南昌大学化学化工学院/薄膜能源化学江西省重点实验室)(3江西师范大学美术学院设计系)(4东华大学服装与艺术设计学院)

摘要：微电子系统的创新功能设计及其柔性集成封装是推进智能可穿戴设备在主动健康监测领域应用发展的核心动力. 本研究采用控制处理芯片、温湿度传感器、信号采集与无线传输模块以及光纤等光/电子元器件和功能模块设计与开发了一套温湿度数据可视化监测系统，并基于超低模量有机硅非水凝胶和3D间隔织物为主要材料复合制备了一种兼具本征和结构柔性的可拉伸电路板对其实现了一体柔性集成与封装，发展得到了一款可穿戴人体微环境(数据)可视化监测功能腰带. 所使用的新型有机硅非水凝胶复合织物材料杨氏模量和抗弯刚度分别仅为0.113 MPa和114.680 mN·mm，在充分保留原织物基底柔软顺应性的同时，还有效地引入了有机硅类材料固有的优异生物相容性、疏水性和电绝缘性，并实现了断裂拉伸强度和断裂拉伸率等力学性能的进一步增强，分别提高了48.775%和22.507%. 经其集成与封装得到的人体微环境可视化监测功能腰带采用假人进行穿戴模拟测试，通过可拉伸光纤显示板颜色变化成功地实现了人体微环境温湿度变化情况实时探测和监控. 该功能腰带还可通过与手机和电脑等设备进行连接，实现人体微环境数据的移动监测和云存储，在老年人卧床护理等特殊护理领域显示出优异的应用潜力.

关键词：柔性电子，可拉伸电路板，人体微环境，生理数据可视化，健康监测与护理