基于糖尿病足溃疡的智能监测袜设计与性能分析

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根据2020年中国糖尿病学数据显示,中国糖尿病患者总数近1.3亿,已成为患糖尿病人数最多的国家。糖尿病足溃疡是糖尿病的一个主要并发症,约85%糖尿病下肢截肢患者是由溃疡所致。相关研究表明,温度信号可以作为反映糖尿病患者足部健康状况的重要指标,其变化与糖尿病足溃疡的发生有着密切联系。目前基于温度信号用于糖尿病足溃疡的测试工具是红外成像测量仪,但红外成像测温仪测试环境要求高、测量误差较大,难以日常化。随着电子技术、纺织技术和生命监测技术的飞速发展,智能纺织品有了更大的市场需求,将柔性传感器与纺织品结合既可以充分利用纺织品的透气、柔软,也能获取传感器的实时监测功能,为糖尿病足溃疡提供一种早期预警方法。论文基于糖尿病足溃疡风险预测原理和要求,以镀银锦纶纱线为温敏材料,探究线密度对纱线性能的影响;从组织、结构等方面进行柔性温度传感器设计,用全自动横编织机制备出25块柔性传感器试样,对试样规格、传感性能、热湿舒适性能进行测试,采用方差分析、回归分析、离差最大化法对织物进行评价,得出最佳织造参数;将其与袜子结合,并根据足部生理特征与编织要求设计智能监测袜,在全电脑平板两用袜机上织造;对智能袜感温性能进行测试,同时,开发可视化页面显示人体足底温度,验证智能袜的温度监测功能;最后从拉伸、压力、摩擦、汗液这四个方面对智能袜的导电稳定性进行评价。研究结果表明:70dtex镀银锦纶纱综合性能最好,更适合作为柔性传感器的温敏材料;针织物结构参数对传感器传感性能、热湿舒适性能均有显著影响;构建并验证了基于可视化变量时间的温度预测模型,可应用于可视化页面中实现足底温度监测;分别构建并验证了柔性传感器电阻与形变量、压力、摩擦次数的回归模型,可用于智能袜导电稳定性评价。论文以镀银锦纶纱为柔性温度传感器主要原料,探究针织物结构对柔性传感器性能的影响,采用针织全成型技术制备出具有温度传感器的袜子,能够对足部温度进行较为稳定的实时监测,探究了基于温度信号的糖尿病足溃疡风险监测的可行性,为糖尿病足溃疡监测产品的智能柔性化方向提供了新思路。
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