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智能服装现状研究及发展趋势沈雷;李仪;薛哲彬【摘要】In this paper, through reviewing the research results and application of intelligent garment at home and abroad in recent years, the main features and system requirements of intelligent garment were analyzed, and the key technology and product classification of intelligent garment were summarized;the application of intelligent fiber and intelligent elements were analyzed, and the part, way, and principle of combining intelligent elements with clothing were put forward;the problems of intelligent garment design in the aspects of intelligent material, intelligent element and fashion style design were pointed out;the development direction of intelligent garment in future was proposed, namely laying more emphasis on humanization of product while stressing technicalization and functionalization to truly "people-orientation".%通过梳理近年来国内外智能服装的研究成果与应用情况,总结智能服装的主要特点与系统要求,归纳智能服装的关键技术与产品分类.分析智能纤维与智能元件的应用,提出智能元件与服装的结合部位、结合方式及结合原则,并进一步提出目前智能服装产品设计在智能材料、智能元件及服装款式设计三方面存在的问题.最后提出未来智能服装的发展方向,即注重科技化与功能化的同时,更应强调产品的人性化,做到真正"以人为本".【期刊名称】《丝绸》【年(卷),期】2017(054)007【总页数】8页(P38-45)【关键词】智能服装;智能纤维;传感技术;交互技术;人性化【作者】沈雷;李仪;薛哲彬【作者单位】江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡 214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡 214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡 214122【正文语种】中文【中图分类】TS941.73随着国内外智能可穿戴产品市场的大热，智能元素越来越受到消费者的追捧，智能服装也应运而生。
研究与技术丝绸JOURNAL OF SILK柔性汗液传感器的研究及其应用进展Research and application progress of flexible sweat sensors闫㊀晗a ,b ,刘丽妍a ,李至洁a ,b ,罗㊀丹a ,b ,刘㊀皓a ,b(天津工业大学a.纺织科学与工程学院;b.智能可穿戴电子纺织品研究所,天津300387)摘要:可穿戴传感器以独特的监测模式(实时㊁连续㊁非侵入性)在医疗㊁体育㊁健康监测等领域得到了迅速发展㊂汗液中含有多种生物标记物,如代谢物㊁电解质和各种激素等㊂汗液可以反映人体的劳累程度㊁疾病㊁压力水平㊁运动情况等,与可穿戴技术相结合,汗液传感器有望实现低成本㊁实时㊁原位的汗液监测㊂本文从柔性汗液传感器的基底材料种类入手,介绍了近年来汗液传感器常用的基底材料,并概述了柔性汗液传感器在监测方面的应用㊂最后,总结了目前存在的局限性及对未来发展的展望㊂关键词:汗液;传感器;柔性;智能可穿戴;健康监测;应用中图分类号:TP 212.6;TS 101.8㊀㊀㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀㊀㊀文章编号:10017003(2024)02008510DOI :10.3969∕j.issn.1001-7003.2024.02.010收稿日期:20230825;修回日期:20231216基金项目:科技部国家重点研发计划 科技冬奥 重点专项项目(2019YFF 0302105);国家自然科学基金项目(51473122);中国博士后科学基金项目(2016M 591390);天津市自然科学基金项目(18JCYBJC 18500)作者简介:闫晗(1998),女,硕士研究生,研究方向为柔性智能传感器方面的研究㊂通信作者:刘皓,教授,liuhao _0760@ ㊂㊀㊀随着电子设备技术的快速发展,各种各样的柔性可穿戴传感器已经逐渐进入人们的生活,柔性可穿戴传感器在医疗㊁军事㊁教育上具有极为重要的地位和应用潜力㊂同时,伴随着人们对健康监测的日益重视,可结合个人情况定制的个性化可穿戴设备引起了人们的广泛关注,柔性传感是健康监测设备中最有前途的技术之一㊂目前,大多数可穿戴设备主要用于监测人的身体状况的变化(如心率㊁运动㊁温度等),在反映人体整体健康状况方面存在局限性㊂因此,实时监测体液㊁血液和间质液等生物体液进行生理健康评估已成为可穿戴传感器发展的新趋势㊂与血液成分的有创分析相比,无创的体液监测(如泪液㊁唾液㊁汗液)是一种更方便㊁简单㊁安全的获取生理信号的方法[1-2]㊂与泪液㊁唾液和尿液等其他生物体液取样的复杂性和不适性相比,汗液的取样可以无创地按需获取,甚至可以被连续采集[3]㊂汗液取样可以方便且不显眼地实现采集,从而体现出可穿戴式传感器在体液监测方面具有的巨大潜力㊂汗液是人体汗腺分泌的液体,分布在身体的各个部位[4],同时汗液也是调节核心体温的重要体液之一[5]㊂汗液由电解质离子㊁代谢物㊁重金属㊁小分子等多种成分组成㊂这些汗液成分包含丰富的人体健康信息,一些重要的诊断可以通过汗液生物标志物来实现,如代谢活动㊁糖尿病㊁脱水状态和囊性纤维化㊂同时,汗液还能监测人们不同状态下的情绪㊂时常加班的人群精神压力有时候会很大,情绪会有不同程度的起伏,长期静息状态下的汗液监测可以察觉到人们的心理压力导致的汗液分泌,从而可以做出一定调整,如增加减压训练㊁配备心理辅导等,避免发生意外㊂所以可以说汗液是体外监测的最佳监测物质㊂当前关于柔性可穿戴汗液传感器的研究,主要从监测物质㊁监测方法和监测原理等方面展开讨论[6-12],而从基底材料角度入手分析的文章在国内外比较少㊂基于此,本文首先介绍近年来汗液传感器常用的基底材料;其次,概述柔性汗液传感器在监测方面的应用;最后,总结目前存在的局限性及对未来发展的展望㊂1㊀柔性汗液传感器的基底材料柔性可穿戴电子设备需要匹配人体皮肤的弯曲和拉伸且不影响佩戴者日常活动㊂由于传统的可穿戴传感器大多数基底都是刚性的,无法满足人们的可穿戴使用,因此柔性基底材料的研究成为现阶段柔性传感器领域的重点㊂本文对常用于柔性汗液传感器的基底材料进行了分类,主要分为薄膜基底材料㊁纺织基底材料和纸基底材料,具体特点如表1所示,具体类型如图1所示㊂58Vol.61㊀No.2Research and application progress of flexible sweat sensors表1㊀基底材料的比较Tab.1㊀Comparison of substrate materials图1㊀柔性汗液传感器基底类型Fig.1㊀Substrate type of flexible sweat sensors1.1㊀薄膜基底材料1.1.1㊀聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是全球最常见且用途广泛的一种高分子热塑性材料,因其具有较高的化学惰性㊁环境稳定性㊁电绝缘性和重量轻等特点,常被当作基底材料,用于柔性传感器中㊂Mei等[13]开发了一种基于纳米纤维微流控技术和分子印迹聚合物(MIP)的柔性电化学传感器,用于原位和实时汗液分析㊂以PET为基底的传感器由两层组成,底层是用于传感的MIP修饰电极层,上层是用于自发排汗的纳米纤维微流控层,是利用静电纺丝技术,制备了由聚酰亚胺∕十二烷基硫酸钠组成的纳米纤维膜㊂该传感器以皮质醇为模型分析物,表现出1nM~1μM的宽检测范围及优异的选择性和稳定性㊂Chen等[14]开发了一种灵敏㊁小型化㊁灵活的电化学汗液pH 值传感器,用于连续实时监测人体汗液中的氢离子浓度㊂将氟烷基硅烷功能化的Ti3C2T x(F-Ti3C2T x)与聚苯胺(PANI)膜相结合,采用简单㊁低成本的丝网印刷技术在PET基底上制备柔性电极,取代了传统的离子敏感膜㊂构建的微型便携式可穿戴pH值传感器旨在实时监测运动过程中人体汗液的pH 值㊂对女性和男性志愿者进行体表汗液pH值监测,该传感器具有较高的准确性和连续稳定性㊂Cui等[15]开发了一种可穿戴的电化学传感器,用于监测汗液中的pH值和K+㊂该传感器是使用微电子打印机在PET基底上印刷β-CD功能化石墨烯(β-CD∕RGO)悬浮液制成的㊂其在不同弯曲状态下均表现出良好的电位稳定性,与非原位分析相比,体表汗液pH值和K+测量显示出较高的准确性㊂Francesca等[16]以氧化铟锡包覆的PET为柔性衬底,制备一种基于聚苯胺的可穿戴pH值电化学传感器㊂在恒电位下沉积聚苯胺膜,为了提高传感器的性能,使用还原氧化石墨烯修饰成双层电极㊂该传感器表现出良好的性能,灵敏度为62.3mV∕pH,非常接近能斯特响应,重复性为3.8%,可用于测定pH值在2~8的生物体液㊂1.1.2㊀聚酰亚胺聚酰亚胺(PI)具有耐高温和极低温㊁高柔韧性和机械强度,以及高效隔热等优异性能㊂作为基底材料,其具有较好的绝缘性㊁耐热性和吸湿性,同时对化学药品也具有一定的抗腐蚀性,在柔性电子领域展现出广阔的应用前景㊂Liao等[17]通过在PI薄膜上使用激光诱导石墨烯(LIG)技术制造了一种可穿戴式表皮传感器,用于多路汗液分析㊂该LIG装置可以同时监测汗液中的pH值㊁Na+和K+水平,灵敏度分别为51.5mV∕dec(pH值)㊁45.4mV∕dec(Na+)和43.3mV∕dec(K+),在弯曲状态下保持了良好的传感性能,还具有良好的重复性㊁稳定性和选择性㊂Barber等[18]研究了激光诱导改性PI基底制备对溶液pH值敏感的导电石墨化轨道的方法㊂使用电位法和伏安法研究了几种传感器形式,电位测量系统显示该传感器具有能斯特响应,采用核黄素(维生素B2)氧化还原探针的伏安测量系统能够分析出该传感器的能斯特曲线(56mV∕pH)㊂Sun等[19]研制了一种柔性可穿戴的生物传感器,用于人体皮肤表面汗液中葡萄糖的实时监测㊂68第61卷㊀第2期柔性汗液传感器的研究及其应用进展利用激光诱导PI薄膜合成了LIG,制成了叉指电极(IEs)㊂此外,通过热还原氧化石墨烯(GO)合成了IEs表面修饰的半导体rGO传感膜,并通过化学交联与葡萄糖氧化酶(GOx)进行功能化,获得GOx∕FWCB㊂该传感器可用于0.01~3.0mM内葡萄糖的测定,具有较好的选择性,检出限为0.8μM(S∕N=3),满足了快速㊁无损检测葡萄糖的要求㊂1.1.3㊀聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种生物相容性好㊁化学性质稳定的高分子聚合物,同时具有优异的拉伸性㊁弯曲性和可压缩性,可作为柔性基底材料,广泛应用于可穿戴传感器中,特别是在制备应变需求强和环境复杂的传感器中有显著优势[20]㊂Bae等[21]报告了一种可拉伸的微流体葡萄糖传感器㊂在应力吸收及三维微图案化的PDMS基底上制备了高度电催化的纳米多孔金电极,在非酶葡萄糖检测中呈现机械拉伸性㊁高灵敏度和耐用性的特点㊂通过将可拉伸棉织物作为毛细管,嵌入到薄的聚氨酯纳米纤维中来增强PDMS通道,制成了一种薄的㊁可拉伸的㊁坚韧的微流体装置㊂该设备能够收集皮肤中的汗液,并将其准确地传输到电极表面,因此具有出色的监测汗液中葡萄糖水平的能力㊂Shu等[22]制备了一种基于PDMS薄膜的高性能可穿戴电化学传感器,用于连续监测汗液中的葡萄糖㊂通过化学沉积法在PDMS薄膜基底上沉积一层金,可制备柔性的Au∕PDMS薄膜电极㊂该传感器对葡萄糖的测定具有良好的电化学性能,线性范围为20μM~790μM,灵敏度为205.1μA∕mm∕cm2㊂此外,传感器在400次重复拉伸∕释放㊁拉伸和弯曲到不同程度后仍表现出高的机械性和电化学稳定性㊂它还可用于血糖的长期监测,15d内保持98%的原值㊂Yun等[23]通过在自组装纳米片(AuNS)上逐层沉积真空过滤法制备的碳纳米管(CNT)薄膜,在PDMS可伸缩基底上制备了可伸展电极㊂随后,采用水热合成法分别制备了CoWO4∕CNT和聚苯胺∕CNT复合材料,并将其涂覆在CNT-AuNS电极上,成功地制作出一种用于检测汗液中葡萄糖和pH值的电化学传感器㊂该传感器对湿润皮肤具有良好的黏附性,葡萄糖和pH值的灵敏度分别为10.89μA∕mM∕cm2和71.44mV∕pH㊂它不受汗液中其他离子和化学成分的干扰,在空气中能保持长期稳定性(约10d),且经过1000次反复拉伸和释放,机械稳定性仍达到30%㊂1.2㊀纺织基底材料纺织基主要以纤维㊁纱线和织物的形式作为基底材料,多用于制备传感器㊂由于纺织基具有透气性㊁柔韧性㊁舒适性㊁质量轻和成本低等优秀的特性,被视为有前途的基底材料[24]㊂相对于其他基底材料制备的柔性汗液传感器来说,基于纺织品的汗液传感器有着优秀的传感性能和舒适性,能够广泛应用到可穿戴领域[25]㊂Zhao等[26]通过一种基于弹性金纤维的三电极电化学平台,制备了可穿戴纺织品葡萄糖生物传感器㊂用普鲁士蓝和葡萄糖氧化酶对金纤维进行功能化处理,得到工作电极;用Ag∕AgCl修饰作为参比电极,未经改性的金纤维作为对电极,制备出传感器的灵敏度为11.7μA∕mM∕cm2㊂即使在拉伸率达到200%的情况下,它的传感性能也保持稳定㊂Wang等[24]使用金纤维制备了乳酸生物传感器,并进一步编织成具有平面布局的标准三电极体系的纺织品㊂此传感器在人工汗液中灵敏度为14.6μA∕mM∕cm2,同时灵敏度可以在高拉伸应变下仍保持100%㊂Zhang等[27]开发了一种基于全织物的双功能柔性可穿戴式汗液电化学传感器,该传感器以织物为基底,实现了汗液的定向输送和多组分综合检测的双重功能㊂通过Janus织物获得高效集汗,可以有效地将汗液从皮肤一侧转移到电极上,实现微量采集㊂该传感器可以实现良好的传感性能和高效的集汗双重功能,并且具有良好的灵活性和佩戴的舒适性㊂Mugo 等[28]通过叠层组装(LbL)在柔性棉织物基底上制备可穿戴式皮质醇传感器㊂其具有良好的精度,对9.8~49.5ng∕mL 的皮质醇响应迅速(<2min),在动态范围的平均相对标准偏差为6.4%;且皮质醇传感器的检测下限为8.00ng∕mL,符合人体汗液的生理水平;同时单个皮质醇传感器贴片可以在30d内重复使用15次,没有性能损失,也证明了其出色的可重用性㊂Singh等[29]制作了一种基于棉织物的可穿戴传感器,用于实时葡萄糖监测㊂其制造分两步进行,一是在棉织物上聚合吡咯以使其导电;二是在导电棉织物上沉积Cu-Mn㊂研究表明该传感器可靠,葡萄糖检出限和定量限分别为125μM和378μM㊂Ma等[30]通过在棉织物上丝网印刷炭黑和再生丝胶,制备了一种基于纺织品的汗液传感器㊂获得的织物具有优异的柔韧性㊁良好的亲水性(接触角为86ʎ)和适当的电阻率(61.7Ω∕cm2),可用作可穿戴式汗液传感器的工作电极㊂可穿戴式汗液传感器具有高灵敏度(在酸性汗液中电阻变化率为42.7%)㊁柔韧性和可洗涤性(洗涤30次后仍保持99.1%)㊂Mo等[31]采用一种简单而新颖的电助纺芯技术(EACST),开发了一种基于皮芯结构传感纱的电化学织物传感器,用于原位监测人体汗液中的钾离子浓度㊂诱导纱表皮层纳米纤维表现出优异的亲水性和较高的比表面积(8.85m2∕g),织物经㊁纬纱亲疏水性差异显著㊂因此,可以在皮肤传感区域实现汗液极限域的吸收,从而使传感器在短时间内(2.1s)快速响应并实现长期稳定传感(6000s以上)㊂此外,该传感器具有优异的选择性,潜在的再现性及低噪声和信号漂移(3.6ˑ78Vol.61㊀No.2Research and application progress of flexible sweat sensors10-2mV∕s)㊂该传感器还可以缝制到衣服上,有效地收集汗液,实时现场监测人体汗液中的K+信号㊂1.3㊀纸基底材料在可穿戴式汗液传感器中,以纸基作为基底的纸质汗液传感器因其成本低㊁制作简单㊁检测时间短㊁采样方便等优点而备受关注[32-34]㊂此外,基于纸基的传感器能过滤一些可能影响汗液传感器检测性能的不必要的干扰,即液体中的颗粒物质和灰尘㊂Yang等[35]提出了一种过滤汗液中皮脂的纸质三明治结构pH值传感器㊂该传感器可以过滤汗液中90%以上的皮脂,也可以监测人体代谢水平和身体pH值平衡,人体试验进一步证实了纸质三明治结构传感器的可行性㊂Al-Hardan 等[36]介绍了一种低成本且操作简单制备pH值传感器的方法,使用羊皮纸作为基底㊁铅笔迹线作为电极来制备pH值传感器㊂羊皮纸的疏水性延长了pH值传感器的使用寿命㊂发明的传感器具有能斯特响应,其灵敏度为(52.1ʃ1.5)mV∕pH,在pH值4~10的线性度为0.995㊂Li等[37]报告了一种低成本㊁独立式㊁一次性的高集成传感纸(HIS纸),将HIS纸折叠成多层结构,制备了能同时检测葡萄糖和乳酸的双通道电化学传感器,其灵敏度分别为2.4nA∕μM和0.49nA∕mM㊂该方法为可穿戴生物电子在内的一系列生化平台提供了一种小型化㊁低成本且灵活的解决方案㊂2㊀柔性汗液传感器的应用汗液中的组分含量可以反映人体的生理状况,常见的监测物质及有关信息如表2所示㊂在身体异常状况下,汗液中的物质成分浓度会发生变化,如汗液中的血糖浓度变化通常会导致糖尿病或低血糖㊂同时,监测汗液的方法主要包括电化学㊁比色法等在内的多种方法进行监测,这些不同类型的监测方法可以应用在不同成本范围和不同应用环境下,为柔性汗液传感器在运动和静息㊁治疗和预防㊁疾病和保健等多种条件和目的下提供充足的备选㊂表2㊀汗液中常见监测物反应的病症㊁监测方法及浓度范围Tab.2㊀Symptoms,monitoring methods and concentration ranges of common monitor reactions in sweat2.1㊀用于监测电解质离子的柔性汗液传感器电解质浓度异常可导致酸中毒㊁肾功能衰竭等高发病率和高死亡率疾病的发生,而人体出汗率和电解质浓度密切相关,因此实时监测汗液中的电解质浓度和酸碱参数对人体健康预警特别重要[38]㊂汗液中含有大量的Na+㊁K+㊁Cl-㊁Ca2+㊁H+等多种无机电解质离子,使汗液具有天然㊁安全㊁可靠的电解质特性㊂这些离子与人类的心率㊁血压㊁心血管功能㊁肌肉收缩㊁酶激活和骨骼发育密切相关[39-40]㊂通过分析特定电解质离子的浓度,可以达到早期诊断疾病的目的㊂pH值和H+浓度相关,主要用于维持人体pH值平衡㊂pH值是诊断疾病的关键指标,正常人体汗液的pH值约为3~8,但大多数情况约为弱酸性㊂然而,pH值的不正常波动会出现一些健康问题,如皮炎和真菌感染㊂因此pH值对健康起着重要作用,且汗液pH值与人体的水合状态有关[41],是囊性纤维化等疾病状诊断的重要指标㊂Hou等[42]通过选择合适的溶剂和静电纺丝条件,将聚苯胺(PANI)和聚氨酯(PU)通过同轴静电纺丝技术结合,成功研制出PANI∕∕PU核壳纳米纤维柔性pH汗液传感器㊂该传感器在pH2~7内与pH值呈线性关系,灵敏度为-60mV∕pH且可以检测到低于pH0.2的变化,可用于汗液pH值的灵敏检测㊂Ha等[43]提出了基于姜黄素和热塑性聚氨酯(C-TPU)电纺纤维的可穿戴比色汗液pH值传感器,通过监测汗液pH值来诊断疾病状态㊂该传感器通过改变颜色来响应从烯醇到二酮形式的化学结构变化,从而帮助监测pH值㊂此外,传感器通过恢复姜黄素的烯醇形式而具有可逆的pH值比色传感性能,从而可诊断服装具有耐用性和可重复使用性㊂这项研究有助于为需要持续汗液pH 监测的囊性纤维化患者开发智能诊断服装㊂Cl-是人体汗液中含量最丰富的电解质,测量其浓度可提供人体电解质平衡的最佳指标,也可用于诊断和预防中暑㊂Shitanda等[44]制作了一种用于实时监测汗液的新型氯离子传感器㊂打印的传感器被热转移到非织造布上,从而可以轻松地附着在各种类型的衣服上㊂这种布料还可以防止皮肤和88第61卷㊀第2期柔性汗液传感器的研究及其应用进展传感器之间的接触,并起到流动通道的作用㊂氯离子传感器的电动势变化量为-59.5mTV∕log C Cl-,且传感器与人体汗液中氯离子浓度范围呈良好的线性关系㊂此外,该传感器还结合了无线发射器,可以无线监测汗液中的离子,适用于监测长期在高温状态下工作的人群,如工人㊁外卖员㊁户外执勤民警等㊂汗液中Na+浓度的变化可以作为监测长期运动过程中脱水的生物标志物[45],这对运动员的水摄入量有重要意义㊂通过这种方式,可以预防因大量出汗而导致的水和电解质缺乏㊂同时Na+浓度的变化还可以监测热应激,检测各种疾病,如低钠血症和囊性纤维化,为临床诊断提供重要信息[46]㊂K+在神经和肌肉细胞功能㊁细胞生化反应和碳水化合物代谢中起重要作用㊂Mazzaracchio等[47]制备了基于炭黑纳米材料的丝网印刷电化学传感器㊂对Na+的检测范围为10-4M~ 1M,灵敏度为(58ʃ3)mV∕dec,检出限为63μM,这可以用来检测实际汗液样品中的钠离子含量㊂Pirovano等[48]使用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)和聚(3-辛基噻吩-2,5-二基) (POT)作为导电聚合物,并使用固体离子敏感电极(ISEs)来制备监测汗液的可穿戴传感器㊂测试表明,PEDOT对钠离子和钾离子的灵敏度分别为(52.4ʃ6.3)mV∕dec和(45.7ʃ7.4)mV∕dec㊂POT对钠离子和钾离子的灵敏度分别为(56.4ʃ2.2)mV∕dec和(54.3ʃ1.5)mV∕dec㊂此外,运动员的骑行试验表明,90min内Na+浓度的动态范围为1.89~2.97mm, K+浓度的动态范围为3.31~7.25mm,可以用来测定高水平运动员汗液中的电解质㊂Alizadeh等[49]研制了一种无线可穿戴汗液传感装置,适用于中等强度运动中电解质的连续监测,并可作为水合状态的测量标准㊂Na+和K+的灵敏度分别为55.7mV∕dec和53.9mV∕dec,通过预测分析,该装置可用于监测高强度排汗过程中的电解质,适用于监测运动员和健身爱好者㊂2.2㊀用于监测代谢物的柔性汗液传感器乳酸积累会引起身体的酸痛和疲劳,长期积累会导致身体酸化或乳酸酸中毒等严重疾病,严重时可导致失血性休克㊂因此,检测乳酸可以反映氧化代谢不足和组织损伤,用于预防运动中肌肉酸痛㊁疼痛和痉挛[50],并为缺血提供早期预警[51]㊂Zhang等[52]利用丝网印刷技术,在PET的柔性基底上构建了一种基于银纳米线(AgNW)的表皮电化学生物传感器(MIPs-AgNWS),用于人体运动汗液中乳酸的无创监测㊂该传感器在200次弯曲和扭转循环后表现出稳定的电化学响应㊂乳酸的监测范围为10-6M~0.1M,检测下限为0.22μM㊂该传感器在室温和黑暗条件下存放7个月后,灵敏度保持在99.8%ʃ1.7%,有利于运动员的保健和生理监测㊂Wang 等[53]研究合成ZIF-67衍生的NiCo层状氢氧化物(NiCo LDH),作为非酶乳酸检测的电催化剂,成功制备了无酶乳酸生物传感器㊂NiCo-LDH具有均匀的孔隙率,较大的比表面积和层次化的层状结构㊂在乳酸浓度为2~26mM内,传感器灵敏度达到83.98μA∕mM∕cm2㊂因此,该传感器可以实现人体汗液中乳酸的无创监测,这在无氧运动和有氧运动中都具有重要意义㊂血糖浓度是衡量患者健康状况的关键指标㊂由于汗液中葡萄糖水平与血糖浓度相关,因此可以利用可穿戴汗液传感器实时监测汗液中葡萄糖水平,从而反映患者的健康状况[54-58]㊂Wang等[59]通过在金电极上浇铸普鲁士蓝和葡萄糖氧化酶,成功制备了基于PET的葡萄糖传感器㊂该传感器灵敏度为22.05μA∕mM∕cm2,线性检测范围为0.02~1.11mM,最低检出限为2.7μM,同时对干扰物质有良好的灵敏度㊁线性范围㊁检出限㊁选择性㊁重现性和长期稳定性,适合监测低血糖患者,防止血糖浓度过低造成心慌㊁昏迷等状况㊂Franco 等[60]开发了一种基于Cu2O的非酶便携式葡萄糖传感器,在纤维素布上印刷石墨烯浆料作为工作电极㊂此研究中,传感器在0.1~1mM葡萄糖内具有良好的传感性能,灵敏度为(182.9ʃ8.83%)μA∕mM∕cm2㊂Xiao等[61]开发了一种基于微流控芯片的可穿戴传感器,用于比色分析和汗液中葡萄糖的检测㊂该传感器的检测线性范围为0.1~0.5mM,检出限为0.03mM,可用来监测糖尿病患者,杜绝血糖浓度过高导致糖尿病酮症酸中毒㊁高血糖高渗综合征等病症㊂2.3㊀用于监测生物分子的柔性汗液传感器酪氨酸(Tyr)是与多种疾病相关的疾病标志物,如酪氨酸血症和神经性贪食症㊂Xu等[62]展示了一种基于单宁酸银碳纳米管聚苯胺(TA-Ag-CNT-PANI)复合水凝胶的电化学传感器,用于检测pH值和Tyr㊂该可穿戴汗液传感器具有较高的灵敏度,较好的选择性㊁稳定性和重复性,且单宁酸螯合银纳米粒子(TA-AgNPs)和碳纳米管(CNTs)的存在显著提高了水凝胶的导电性和柔韧性,使复合水凝胶具有抗菌能力㊂皮质醇由肾上腺合成,是一种应激激素,在能量代谢和电解质平衡等生理过程中发挥重要作用,影响记忆㊁睡眠和情绪等认知过程㊂因此皮质醇被认为是用于监测人类心理健康的生物标志物之一[63]㊂Madhu等[64]提出了一种基于纱线的电化学传感器平台㊂该传感器在1fg∕mL~1μg∕mL内呈良好的线性关系,循环伏安法和微分脉冲伏安法的检出限分别为0.45fg∕mL和0.098fg∕mL,灵敏度为2.12μA∕(g∕mL),可用98Vol.61㊀No.2Research and application progress of flexible sweat sensors于皮质醇的快速检测㊂Sempionatto等[65]制备了一种能够实时监测汗液中电解质和代谢产物的柔性免疫传感平台,将其集成在眼镜上,可用于高选择性及高灵敏度测定汗液中的皮质醇㊂传感器的检出限为0.3fg∕mL,检测范围为1fg∕mL~ 1mg∕mL㊂检测结果与市售化学发光免疫分析法基本一致,对皮质醇具有较高的灵敏度㊂该传感平台可作为汗液皮质醇的非侵入健康监测和临床诊断工具,适合对工作强度高㊁压力大的工作人群监测㊂2.4㊀用于监测其他成分的柔性汗液传感器酒精滥用对个人健康㊁交通安全和医疗保健都有有害影响㊂研究表明,汗液中的乙醇浓度与血液中乙醇浓度高度相关,从而可以通过监测汗液中乙醇浓度来判断血液中的酒精浓度[66-67]㊂Kim等[66]提出了一种用于酒精检测的可穿戴文身生物传感器系统㊂这种传感器使匹罗卡品药物通过经皮传递诱导汗液,并通过离子电泳和使用酒精氧化酶和普鲁士蓝电极换能器在产生的汗液中对乙醇进行安培检测㊂该方法在可穿戴的临时文身纸上使用丝网印刷技术制作所有电极,制备过程简单,成本低廉㊂维生素在人体的正常新陈代谢中起着重要作用,是肌体维持正常功能所必需的物质和营养元素㊂维生素C可以预防和治疗血液系统疾病㊁恢复免疫系统㊁加速伤口愈合㊁皮肤管理,并增强身体的抗氧化能力㊂然而,大量摄入维生素C会导致肾脏疾病㊁血栓形成和结石[68]㊂Sempoatto等[69]提出了一种可穿戴的表皮生物传感器,用于无创追踪表皮汗液中维生素C的摄取浓度和动态趋势㊂酶促反应消耗的维生素C含量与抗坏血酸浓度成正比,服用维生素C片剂或饮用果汁后可监测氧化还原电流的变化,不受尿酸㊁乙酰氨基酚等汗液成分的干扰㊂结果证明,该传感器可用于评估膳食营养的跟踪,从而改善佩戴者的饮食行为,正确摄取营养㊂咖啡因属于黄嘌呤生物碱,是一种相对安全的精神活性药物,广泛存在于咖啡㊁茶等产品中㊂由于咖啡因成瘾,它与生命和健康密切相关[70]㊂Tai等[71]开发了一种可穿戴式皮肤传感平台,用于无创㊁实时㊁连续的药物在线监测㊂研究表明,该传感器对咖啡因浓度的线性响应灵敏度为110nA∕μM,检测范围为0~40μM,检出限为3ˑ10-6M,对尿素㊁葡萄糖㊁乳酸㊁抗坏血酸等干扰物质的响应小于9.2%㊂传感器捕捉咖啡因最高浓度的生理趋势的能力预计在30~120min,构建的可穿戴汗液腕带成功实现了对汗液中甲基黄嘌呤类药物的连续监测㊂同时该平台的微分脉冲伏安法(DPV)检测技术还可以检测到其他类型的甲基黄嘌呤药物,为持续进行无创药物监测铺平了道路㊂3㊀结㊀论随着各种技术的发展,灵活的可穿戴传感器正在成为下一代智能可穿戴的工具,能够以智能㊁简便㊁实时的方式捕捉人体和周围环境的信息,从而被广泛应用于医疗㊁军事等领域㊂除了上述应用领域外,能与人体皮肤紧密贴合的可穿戴设备也在腕带㊁手环等领域迅速发展,然而,还存在一些问题㊂一是汗液的收集和利用㊂由于环境和生理差异,个体和身体部位的汗液含量存在差异㊂汗液的化学成分会因收集地点和提取方式的不同而有所不同,年龄和性别的差异也会影响汗液的成分㊂二是大多数情况下,传感器多采用聚合物薄膜作为基底,并使用贵金属作为导电电极,因此,透气性差㊁穿着舒适性差㊁价格高是这些传感器的主要缺点㊂三是除了佩戴汗液传感器的舒适性和汗液检测的灵敏度外,还需要考虑佩戴过程中人体运动和环境变化是否会影响检测性能和灵敏度㊂针对以上问题,今后可以通过建立具有动态波动范围的标准化㊁个性化的汗液成分数据库,可为柔性传感器的进一步发展和应用奠定基础㊂开发天然且成本低的材料制备可穿戴纺织品汗液传感器已成为一种趋势,如纺织基底材料及纸基底材料,可以满足其佩戴的舒适性和透气性㊂随着研究人员对制备方法和实际应用的深入研究,柔性可穿戴传感器会更加具有广泛的应用前景,可穿戴设备有望在未来的日常健康和体育活动监测,以及疾病的预防㊁诊断㊁治疗和愈后等方面发挥重要作用㊂‘丝绸“官网下载㊀中国知网下载参考文献:[1]CHUNG M,SKINNER W H,ROBERT C,et al.Fabrication of awearable flexible sweat pH sensor based on SERS-active Au∕TPU electrospun nanofibers[J].ACS Applied Materials&Interfaces, 2021,13(43):51504-51518.[2]GHAFFARI R,YANG D S,KIM J,et al.State of sweat:Emergingwearable systems for real-time,noninvasive sweat sensing and analytics[J].ACS Sensors,2021,6(8):2787-2801. [3]KIM J,CAMPBELL A S,AVILA B E F D,et al.Wearablebiosensors for healthcare monitoring[J].Nature Biotechnology, 2019,37(4):389-406.[4]BAKER L B.Physiology of sweat gland function:The roles ofsweating and sweat composition in human health[J].Temperature,09。
2023年智能体温计行业市场环境分析智能体温计作为一种新型的体温检测工具，近年来在市场上备受瞩目。
尤其是在全球新冠肺炎疫情爆发后，智能体温计得到了更广泛的应用和发展。
本文将从市场环境、发展趋势和市场竞争等方面对智能体温计行业进行分析。
一、市场环境1.疫情影响新冠肺炎疫情爆发后，智能体温计市场需求迅速增长。
全球多个国家和地区都开始采用智能体温计对人员进行体温检测，以防止疫情扩散。
此外，疫情也推动了智能体温计的技术和应用进一步发展。
2.市场趋势智能化趋势以及人们健康意识的提升是智能体温计市场发展的重要支撑。
随着人们对健康关注度的提高，智能体温计越来越成为人们必不可少的健康监测工具。
同时，智能体温计的应用场景不断扩展，已从医院、学校、企事业单位拓展到居家、公共场所等。
3.政策支持政策支持也是智能体温计行业快速发展的重要因素。
各地政府纷纷出台相关政策，鼓励和支持智能体温计的使用和推广。
例如，中国国家卫健委发布了《关于加强新型冠状病毒感染的肺炎防控工作的通知》，呼吁各地团体、企业和个人广泛使用体温计，并对智能体温计产品进行推广。
二、发展趋势1.技术创新智能体温计行业一直处于技术创新的前沿。
从传统的接触式体温计，到无接触式体温计，再到智能体温计，每一次技术升级都大大提高了体温检测的准确性和便捷性。
未来，随着人工智能、感应技术、互联网等技术的发展，智能体温计将更智能化、更便捷化、更人性化，实现更多人性化的服务。
2.市场需求随着全球新冠肺炎疫情不断发展，智能体温计需求将持续增长。
此外，在日常生活中，人们对健康的关注度越来越高，智能体温计也将得到更广泛的应用。
随着人口老龄化进程的推进，智能体温计在老年人和慢性病患者中的应用也将不断增加。
3.市场规模根据市场研究报告，智能体温计市场规模将保持稳步增长。
据估计，到2027年，全球智能体温计市场规模将超过30亿美元。
特别是受疫情影响，2020年全球智能体温计市场规模增长了超过30%。
2024年水银温度计市场发展现状引言水银温度计作为一种传统的温度测量工具，在过去几十年一直被广泛应用于医疗、实验室和工业等领域。
然而，随着环保意识的不断提高和新技术的出现，水银温度计在市场上的份额逐渐减少。
本文将对水银温度计市场的发展现状进行深入分析。
市场现状1. 传统应用领域水银温度计在医疗、实验室和工业等传统应用领域仍然有一定的市场份额。
尤其在某些特殊行业中，如科研领域的温度测量、实验室中的精确温度控制等方面，水银温度计依然被广泛使用。
然而，受到环保压力和新技术竞争的影响，这些传统应用领域的市场份额正在逐渐减少。
2. 环保意识的崛起随着环保意识的不断提高，人们对水银污染的关注度也在增加。
水银是一种有毒物质，可能对人类和环境造成严重危害。
因此，许多国家和地区已经出台了严格的环保法规，限制水银温度计的生产和使用。
这种环保意识的崛起对水银温度计市场带来了很大的冲击。
3. 新技术的应用随着科技的不断进步，各种新技术的应用给温度测量领域带来了新的选择。
例如，电子温度计、红外线测温仪等新型温度测量设备的出现，使得传统的水银温度计逐渐被取代。
这些新技术设备具有更高的精度、更方便的使用以及更广泛的应用范围，成为市场上的主流产品。
4. 市场竞争态势受到环保压力和新技术竞争的影响，水银温度计市场的竞争越来越激烈。
许多温度计制造商纷纷开发和推广代替水银温度计的新产品，以满足市场需求。
同时，一些创新型公司也加入到温度测量领域，推出了一系列新颖的温度测量解决方案。
这种竞争态势给传统的水银温度计带来了巨大的挑战。
市场前景虽然水银温度计市场在受到环保压力和新技术竞争的影响下面临着较大的挑战，但市场前景仍然存在一定的机会。
首先，在一些特殊行业和特定应用领域，水银温度计仍然是不可替代的选择。
这些地方对温度测量的要求非常严格，传统的水银温度计在精度和可靠性方面具有优势。
因此，水银温度计在这些市场中仍然有市场份额。
其次，随着环保技术的进步，一些新型水银替代材料的研发也在进行中。
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2024年手持红外测温仪市场分析现状摘要随着健康和安全意识的提高，手持红外测温仪在近年来迅速发展，并在各行各业得到了广泛应用。
本文通过对手持红外测温仪市场进行分析，包括市场规模、市场发展趋势、产品特点及应用领域等方面的研究，以期对手持红外测温仪市场的现状有一个全面的了解。
1. 引言手持红外测温仪是一种可以通过红外辐射来测量目标表面温度的设备。
由于其非接触式测温的特点，手持红外测温仪在疫情防控、工业制造、医疗保健等领域得到广泛应用。
本文将对手持红外测温仪市场的现状进行分析。
2. 市场规模手持红外测温仪市场呈现出快速增长的趋势。
据市场研究公司统计，2020年手持红外测温仪的全球市场规模约为10亿美元，预计到2025年将达到25亿美元。
市场需求的增加主要源自于疫情期间对非接触式温度检测设备的需求上升。
3. 市场发展趋势手持红外测温仪市场的发展趋势主要体现在以下几个方面：•技术创新：随着科技的不断进步，手持红外测温仪的性能和功能得到不断提升。
例如，一些新型手持红外测温仪具备更高的测温精度、更远的测温距离以及更快的测温速度，满足了市场对高性能产品的需求。
•应用领域扩大：手持红外测温仪在疫情期间得到广泛应用，而随着疫情逐渐得到控制，手持红外测温仪的应用领域也在不断扩大。
工业制造、食品安全、建筑工程、能源监测等领域都有对手持红外测温仪的需求，这将进一步推动市场的发展。
•价格下降：随着手持红外测温仪市场竞争的加剧，产品价格逐渐下降。
这使得手持红外测温仪对于个人用户和中小型企业来说更加可负担，进一步拉动了市场的增长。
4. 产品特点手持红外测温仪的产品特点主要包括以下几个方面：•非接触测温：手持红外测温仪通过红外辐射技术实现非接触式的温度测量，避免了传统温度测量方式的接触感染风险，提高了操作安全性。
•快速响应：手持红外测温仪可以在短时间内获得目标表面的温度数据，大大提高了测温效率。
•宽温度测量范围：手持红外测温仪的测温范围较广，通常可达-50℃至1000℃，适用于不同行业的不同温度测量需求。
2023年智能体温计行业市场规模分析智能体温计是一种能够自动采集体温数据并与智能设备（如手机、电脑等）连接的电子产品。
随着人们对健康监测的需求不断增加，智能体温计市场呈现出快速增长的态势。
市场规模据市场研究公司Technavio发布的报告称，智能体温计市场在2019年的规模为1.61亿美元，预计到2024年将增长至2.79亿美元，年复合增长率为11%。
其中，中国是全球最大的市场，占据了全球市场的42%，呈现出持续增长的趋势。
市场驱动因素1.全球健康监测需求的增加。
随着人们健康意识的提高，对身体健康监测的需求也在不断增加。
智能体温计具有快速、准确、便捷等特点，成为了现代人进行身体健康监测的首选。
2.疫情爆发。
新冠疫情的爆发导致消费者对体温计的需求急剧增加。
智能体温计作为一款能够提供便捷、准确的测温工具，受到了广泛的认可和追捧。
3.技术的不断升级。
智能体温计采用了先进的传感技术，能够提供更为准确和稳定的测温数据，支持与各类智能设备（如手机、电脑等）连接，进一步提高了智能体温计在市场中的竞争优势。
4.消费者对便捷、快速、高效的健康产品的需求不断增加。
随着消费者生活水平的提高，人们对便捷、快速、高效的健康产品的需求不断增加，这种趋势也在推动着智能体温计市场的增长。
遇到的挑战1.价格过高。
在市场中，一些高端的智能体温计价格过高，超出了许多消费者的购买能力，这成为智能体温计市场发展的一大挑战。
2.产品质量不过关。
市场上存在一些质量低劣的智能体温计，它们的准确性和稳定性都存在问题，给消费者带来了不良的使用体验，这也同时影响了智能体温计市场的发展。
3.市场竞争加剧。
随着市场规模的增大，竞争也随之加剧。
为了生存和发展，各家厂商都在不断提高产品质量和技术含量，这也凸显了智能体温计市场的竞争激烈程度。
未来趋势1.移动互联网技术的发展。
随着移动互联网技术的发展，智能体温计将与智能手机等移动设备结合更加紧密，扩大了产品的使用范围和市场空间。
