用于睡眠疾病监测的印刷柔性湿度传感器

一、研究背景：

近年来，睡眠障碍患病人群的数量和年龄范围正在不断增大，为了更好的帮助医生了解患者病情，往往需要利用传感器协助监测患者的睡眠情况，最常见的方式是通过人体的呼吸监测来观察。当人体呼气/吸气时，口鼻附近会相应的产生湿度变化，因此，可以通过湿度传感器对病人睡眠时的呼吸频率、呼吸状态进行监测，以辅助医生对患者病情进行正确的诊断。

二、文章简介：

近日，武汉大学中南医院陈雄教授和图像传播与印刷包装研究中心吴伟教授发表印刷柔性湿度传感器的制备及其应用方面的最新研究成果。相关研究成果发表在Advanced Materials上。武汉大学为唯一通讯单位，图像传播与印刷包装研究中心博士研究生郭盼旺和博士后田彬为共同第一作者，中南医院陈雄教授和图像传播与印刷包装研究中心吴伟教授为共同通讯作者。

三、研究内容：

薄膜状态的柔性湿度传感器由于具有良好的柔韧性，能够贴附在各种物体表面以扩宽其应用场景，如作为可穿戴器件附着在人体表面监测人体表面湿度或呼吸频率，或者作为功能器件置于包装中监测包装内的湿度变化情况。其中柔性电阻式湿度传感器由于制备过程简单，成本低，等优势，得到广泛研究。然而，目前绝大多数电阻式柔性湿度传感器采用滴涂或旋涂的方法制备，难以实现规模化、图案化和大批量生产。同时，采用碳纳米材料或导电聚合物等湿度敏感材料的柔性电阻式湿度传感器还面临着响应恢复时间长、灵敏度低等问题，限制了它们的实际应用。

对此，本研究设计合成了以(001)晶面为主要生长和暴露晶面的六方相氧化钨纳米线，表现出更强的化学吸附能力和湿度敏感性，在对其进行油墨化处理后采用丝网印刷的方法制备得到在宽湿度范围（11-95%RH）内具有高灵敏度、较快响应时间（1.5s）、低迟滞和良好循环稳定性的电阻式柔性湿度传感器，并展示了该传感器在人体呼吸频率监测、非接触式传感，以及药品包装开启监测等领域的多功能应用潜力。得益于丝网印刷的技术优势，还可以轻松的通过改变湿度敏感层和叉指电极层的参数调控湿度传感器的性能，以满足特定应用的不同要求。

图1 h-WO3制备

图2 (a)传感器对不同呼吸频率和(b)呼吸方式的响应；(c)传感器对指尖与传感器之间不同距离的响应；(d)无触点开关应用演示；(e)药品包装开启状态监测应用演示；(f)打印传感器阵列照片和3D测绘测试结果。

审核编辑：刘清