用于马匹健康连续监测的可穿戴智能纺织带：一种非侵入式无线传感平台

本刊推荐：本研究创新性地开发了一种适用于马科动物的非侵入式智能纺织监测带，通过集成加速计（accelerometer）实现呼吸与心率（HR）的同步监测，解决了传统设备需剃毛、限制活动等痛点。该设备采用柔性印刷电路板（fPCB）设计，支持无线连续采集呼吸活动、心脏功能与运动数据，经体内验证与金标准设备高度一致，为马哮喘（equine asthma）与心律失常的早期诊断提供了革命性的场域适用型解决方案。

　　

Highlight

Electronic system design and fabrication

采用商业软件（Autodesk Eagle Version 9.6.2）生成柔性印刷电路板（fPCB）的示意图与布局。智能纺织带采用三层堆叠式三岛结构fPCB设计，集成商用电子元件：第一岛搭载三轴数字加速计、定制心电图（ECG）放大器和麦克风；第二岛包含电池充电与电压调节电路；第三岛集成微控制器（MCU）、无线模块和存储单元。各岛屿通过柔性铜迹线连接，整体封装于弹性纺织基底中，确保佩戴舒适性与机械耐久性。

Overall system design and benchtop evaluation

图1A展示的智能纺织带可部署于马匹胸腹部（图S1A），实现呼吸活动、心脏功能与运动的连续监测及无线传输。内部传感器模块集成32个主动与被动元件，核心包括：(1)超低噪声微机电系统（MEMS）麦克风（ICS-40720, TDK InvenSense）；(2)三轴数字加速计（用于捕捉心肺振动与运动数据）；(3)定制ECG放大器（支持双导联信号采集）；(4)蓝牙低功耗（BLE）模块（实现实时数据传输）。台架测试表明，加速计在0.5–20 Hz频段内灵敏度达100 mV/g，ECG放大器共模抑制比（CMRR）＞100 dB，系统持续工作时间超48小时。

Conclusions

本研究证明了一种非侵入式无线可调节智能纺织带在马匹呼吸、心脏及活动参数连续监测中的潜力。该设备克服了现有临床系统需剃毛、限制活动及刚性传感器不适等局限。体内对比研究显示其与金标准呼吸及心电图（ECG）设备高度一致，验证了跨生理维度监测的准确性。通过单一加速计同步捕捉呼吸与心率（HR）的创新设计，显著提升场域适用性与长期佩戴舒适度，为马匹哮喘、运动诱发心律失常等疾病的早期预警与个性化治疗提供了技术基础。