在2023年江门马拉松赛道上,几名来自五邑大学的学生选手都身穿着一件“心康邑心电衣”,完成了半马赛程。这件衣服是五邑大学纺织科学与工程学院健康医用品纺织课题组历时两年多研制出来的,具有实时监测人体心电数据功能。
区别于普通运动衣,这件衣服在心胸附近位置缝制了具有高导电率、耐汗浸的织物电极贴片,可实时收集心率数据,经由手指大小的电子模块处理、转化,通过蓝牙传达至手机上,形成心电图,实现实时监测和发出预警。五邑大学纺织科学与工程学院院长于晖介绍,与运动手表等可穿戴设备相比,“心电衣”这项技术由于更贴合人体心脏,提取的心电数据更加精确,其研发在国内处于领先地位。

与运动手表等可穿戴设备相比,五邑大学研发的“心电衣”由于更贴合人体心脏,提取的心电数据更加精确。受访者供图
一根电纱线
耐水洗、耐汗浸、高导电率
“‘心康邑心电衣’的面料比较柔软、贴身、透气,穿着它跑步的时候,感觉就像穿着一件专业运动服。唯一不同的是,当我心率过高时,它会通过手机发出警示,让我缓下来,到补给站歇一歇。”五邑大学学生陈泽南告诉南方+记者,这是他第一次参加马拉松比赛,对于能否顺利完成赛事也十分忐忑,幸好有“心康邑心电衣”提供精确的体能消耗数据参考。

几名来自五邑大学的学生选手身穿“心康邑心电衣”完成了马拉松赛事,这是“心电衣”的首次露面。受访者供图
“这几件运动服是我们专门针对马拉松赛事定制的,材料选择上挑选了舒适贴肤的含莱卡成分面料,保证服装的舒适度。更重要的是,我们从服装工程的角度出发,在电极贴片处加装弹性魔术贴,保持电极贴片贴肤,在运动状态下信号依旧保持相对稳定。”孙志慧是“心康邑心电衣”背后的“功臣”之一。自2021年考到五邑大学,成为纺织科学与工程学院的研究生后,她便加入健康医用品纺织课题组,与其他4名同学开展有关耐汗高导电纱线的研究。
孙志慧介绍,课题研究的重点是织物电极,难点在于解决当前导电纱线不耐汗浸的短板问题,“我们团队尝试了很多材料,也采用了凝固浴的方法去调节纤维皮层的孔隙、直径、包裹性等特性,还请教了相关领域的老师,花了14个月的时间进行筛选、调整、测试,终于自主研发出了耐汗高导电纤维。同时,为了提升信号稳定性,团队最后采用针织技术织造了电极贴片,使其能与衣物的织造融为一体。”
于晖表示,区别于市面上普遍使用的薄膜型电极贴片,健康医用品纺织课题组研发的织物型电极贴片柔韧度高,与普通衣物缝制在一起,也能保证人体穿着的舒适度、透气性,避免因材料不透气而导致人体皮肤过敏的情况。
“该项研发的另一个突破点在于‘耐水洗’‘耐汗浸’‘高导电率’,它与普通衣物一样,经得起反复水洗或汗浸腐蚀,电极的导电率不会因此而有所下降。在国内同行领域,我们的研发实现了突破性的创新,处于领先地位。”于晖补充。
从图片可以看到,“心康邑心电衣”较好地贴合了人体轮廓,细心留意,可以看到心胸附近特别缝制了一条不可拉伸的布料,那便是缝上了耐汗高导电织物电极贴片的所在位置。与放置在衣服上的电子模块打配合,这些“电纱线”全天候监测着心脏的“一举一动”,并通过蓝牙,将捕捉到的心电信号传递至手机上,呈现直观、可视的心电图。

可以看到,“心康邑心电衣”在心胸附近特别缝制了一条不可拉伸的布料,那便是缝上了耐汗高导电织物电极贴片的所在位置。受访者供图

心电仪的“平替”
造价成本可以控制到200元
心电图是检查人体疾病的重要手段。在日常医疗体检中,医务人员需要将心电仪的导联和电极置于患者体表,测量一个心动周期内的生物电信号,信号的起伏幅度与时间变化可显示人体健康与否,以及各种病症的迹象,例如心肌梗死、低血钙症和肺气肿等疾病。
“两年前,在一次与江门市中心医院心血管科医生的聊天中,我了解到60岁以上的老年人群体中,心脏出现问题的约高达60%,而日常体检仅能提供数分钟的监测数据,难以查出心脏内的隐形问题。对于老年人的健康监护而言,持续、高效、精确的心电监测是有必要的。”于晖向南方+记者道明了“心脏监护心电衣”课题的立项初心。
在他的指导下,博士生、研究生、本科生组建了一个课题组,致力研发出可穿戴的、高精确度的全天候心电监测设备。“后来,还有来自香港理工大学的博士后、上海交通大学的博士加入了研发团队。”于晖说。
纺织科学与工程学院是五邑大学重点院部之一,于2012年获批为“广东省高校功能性纺织品工程技术研究中心”,2013年获批“广东省功能性纤维与纺织品工程技术研究中心”,2018年与香港理工大学合建“纺织新材料粤港联合实验室”。学院内设有纺织材料、纺纱、机织、针织、染整、非织造、生物医卫、智能可穿戴等八大类教学和科研实验室,先进的技术设备与前沿的学科知识为“电纱线”的研发提供了学术基础、技术基础。
“与市面上常见的运动手表相比,运动手表只能提供简单的心率监测数据,而心电衣的研发,能利用织物型电极直接捕捉测量人体的表皮电势,提供精确的心电图数据。对于医生的诊断参考而言,后者更有价值。”于晖补充,“一般情况下,老年人在一个月内可能会出现一到两次的心脏早搏异常情况,有了全天候实时监测的心电图数据,便能及时发现异常,及时送院就医。”
据介绍,目前这款心电衣的造价成本可控制在200元左右,具有较高的市场价值与较广的推广前景,例如可应用到婴幼儿、老年人和心血管疾病患者的照护情景。
“在‘心康邑心电衣’的研发基础上,我们正在进行医疗款的开发,就是从单导联增加到十二导联,配合升级电子模块,以收集、处理出更为准确的人体心电信号,给医生提供可以用来分析判断心脏运行状态的信息数据。”于晖透露。他期待心电衣项目日后能在大健康产业发展领域有更深远的突破与影响。
南方+记者 黄烨倩