全印碳基湿度传感器，应用于纺织品以实现实时呼吸监测

《IEEE Sensors Journal》：Fully Printed Carbon-Based Humidity Sensor on Textile for Real-Time Respiratory Monitoring

本研究开发了一种基于全印刷法的柔性碳基湿度传感器，集成于纺织品基底，实现电极与传感层一体化。该传感器具有快速响应、高稳定性和优异的湿度恢复能力，可实时监测人体呼吸模式、频率及强度，结合无线电路与多种口罩集成，为日常呼吸健康监测提供有效解决方案。

　　

摘要：

由于对湿度的良好响应，湿度传感器在实时监测呼吸状况方面展现出巨大潜力。然而，现有的湿度传感器响应速度较慢，这限制了它们在日常生活中实时监测呼吸状况的效果。在这项研究中，我们采用全打印技术，在纺织品上制造了一种柔性碳基湿度传感器。通过墨水溶剂配置和墨水溶质配置两个步骤，成功将这种碳基墨水打印在经过改性的纺织基材上，使其同时充当传感器的电极层和感测层。所提出的传感器对湿度变化具有很强的响应能力，湿度稳定性优异，且恢复速度非常快。此外，我们还验证了该湿度传感器能够监测人体内的各种呼吸模式、频率和强度。此外，结合无线电路后，该湿度传感器被集成到多种用于呼吸监测的面罩中。这些结果表明，所制造的碳基湿度传感器在实时监测人类呼吸方面具有巨大潜力。

引言

呼吸是一种基本的生理过程，为身体提供必要的氧气并排出二氧化碳，是人类生命的基石[1]、[2]、[3]。除了维持生命的作用外，呼吸还深刻影响着多种身体功能，包括心率和血压。呼吸监测对于保持健康至关重要[4]，因为它能够持续评估个体的呼吸频率这一关键生命体征，以应对各种压力因素。适当的呼吸监测对于早期发现呼吸障碍和及时干预至关重要[5]。采用系统化的呼吸监测方法可以显著提升呼吸监测服务的发展和效果[6]。