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關鍵詞:ESP;綜合性大學;課程設置;建構主義
作者簡介:范健(1975-),女,河南開封人,河南大學大學外語教學部,講師。(河南 開封 475000)
基金項目:本文系河南省社科聯和河南大學12批校改項目的中期成果之一、2012年河南省社科聯調研項目(項目編號:SKL-2012-1602)、河南大學第十二批教學改革項目(項目編號:BW-1215)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)02-0163-02
一、ESP發展綜述
專門用途英語(English for Specific Purposes,簡稱ESP)和通用英語(English for General Purposes,簡稱EGP)相對應,是指與某種特定職業、學科或目的相關的英語。隨著二戰后美國的崛起,英語成為國際交流間最通用的語言。在經濟全球化的今天,人們學習英語的目的逐漸從單純的語言學習轉向與職業、學業和就業相關的多種需求相聯系。在此背景下,專門用途英語應運而生。統計顯示,當今英語世界的文字交流有80%是以專門用途英語為媒介。
系統功能語法的創立者韓禮德在其《語言科學和語言教學》一書中最早提出ESP一詞。經過近六十年的發展,ESP已經形成了一套頗具規模的教育理念。它的發展主要經歷了五個階段:句型操練法(sentence pattern drills)、語篇分析(rhetorical or discourse analysis)、目標情景分析(target situation analysis)、技巧和策略的注重(skills and strategies)和目前以學習者為中心的教學方法(learning centered approach)。
二、ESP研究和課程設置在中國的發展現狀
中國ESP研究開始于20世紀70年代末。隨著改革開放和教學改革的推進,ESP的發展漸入佳境。2004年教育部高教司在《大學英語課程教學要求》(試行)中規定,大學英語的教學目標是培養學生的綜合應用能力,特別是聽說能力。2007年7月在其基礎上,教育部重新頒發了《大學英語課程教學要求》(以下簡稱《要求》)。《要求》將大學英語學習分為一般、較高和更高三個層次。在較高和更高兩個層次中,《要求》均明確指出大學生應該具有本專業英語的應用能力,如較高層次指出大學生應能閱讀專業綜述性文獻,更高層次要求學生能比較順利地閱讀所學專業的英語文獻和資料。
在大綱的指引下,很多大學都開設了專門的ESP課程。王芳敏在其碩士論文《學習者為中心的ESP課程設置》中利用網絡,對100所大學ESP課程開設情況作了調查。多數學校(61所)設置了ESP課程,但是課程的類型有限,最廣為開設的是“商務英語”。對于大學,尤其是專業眾多的綜合性大學,如何全方位的開設ESP課程,提高學生的專業英語應用能力,仍舊是研究的難點之一。以筆者所在的河南大學為例,作為一所有百年歷史的綜合性院校,全校需要進行大學英語教學的學院共28個,近80個專業,三萬余名本科生。目前只有教科院和醫學院將教育英語和醫學英語作為專業課程進行開設,而大學英語教學目前主要限于公共英語教學,除此之外開設了一些人文社科類英語課程供學生選修,如“英美概況”等。
三、ESP在綜合性大學中的課程設置
為了研究如何在綜合性大學進行ESP課程設置,筆者以中國期刊全文數據庫為檢索資料,以“專門用途英語”為檢索詞,檢索日期為2000年1月1日到2011年12月30日,一共有1360條記錄,同時以“課程設置”為檢索詞進行二次檢索,共有172篇文章。文章有從特定的課程,如“商貿英語”、“醫學英語”、“體育英語”、“旅游英語”等進行研究;也有探討專業性學院、高職高專ESP設置,但基本上沒有探討如何在綜合性院校設置ESP課程。
根據“以學生為中心”的建構主義教學理念,綜合性大學的課程設置也必須以學生實際需求為出發點。縱觀多位語言學家的觀點,不管教學體系﹑教學方法如何變更,ESP教學始終以學習者的需求為核心。在建構主義理論指導下,結合各位研究者和自身的研究,從學生的需求出發,筆者認為可以從以下四個方面在綜合性大學設置ESP課程。
1.ESP和EGP教學的結合
因其鮮明的特點,ESP有別于EGP,但兩者并非是完全不同的教學體系。哈金森和沃特斯指出“雖然專門用途英語有其特殊的語言特性,但并不存在某種特殊的語言種類。換言之,“不應該認為專門用途英語是有別于普通英語的特種語言,兩者之間的共性大于特殊性。”①1991年的大學英語教學大綱就將英語學習分為基礎階段和專業性閱讀階段。在學習者掌握了聽、說、讀、寫等基本技巧之后,第二階段應該能夠讀懂簡單的專業性文章。
因此在大學英語教學中,EGP和ESP應該是一個完整的教學體系。EGP旨在發展學習者的一般性英語能力,即聽、說、讀、寫四種基本技巧。ESP則是和學習者未來的職業需求密切相連。EGP是ESP的準備階段,而ESP是EGP在職業領域的具體應用。為此,大學生在大學中完成EGP的學習,達到一定的要求后可進行ESP的學習。
2.根據學生的不同類型和時段進行課程設置,分級教學
由于改革開放以來,英語教學發展迅速,大學新生已經具備了較高的英語水平。在河南大學新生初入學的英語考試中,發現很多學生已經具備通過大學英語四六級考試的能力。在這種情況下,進行四個學期的基礎英語教學對這些學生來說完全是知識的重復,同時也浪費了大量的師資資源。
面對這樣的現狀,分級教學是解決問題的一個良好方法。通過考試,將學生按成績和能力分為不同的級別,優秀的學生可以縮短基礎英語的學習時間。河南大學通過入學初的英語考試,將學生分為三個級別。三級的學生,也就是最好的5%的學生,只需要進行一個學年的英語學習。其次15%的學生進入到二級班,需要三個學期的英語學習,而余下的80%的學生仍要進行4個學期的英語學習。分級教學一方面解決了師資力量不足的難題,另一方面也避免了學生在學習上的重復。
學生只要達到基礎英語要求,按照規定,就可以進入第二階段,也就是ESP的學習。學生可以根據自己的專業和興趣,選擇適合自己的ESP課程,通過考試拿到合適的學分。在河南大學,EGP是必修課,ESP是選修課。筆者認為,從學生的專業角度考慮,完全可以把ESP列為必修課程。
3.根據不同的專業結構來設置課程
關于專門用途英語的分支目前最通用的有二分法和三分法。二分法將專門用途英語分為職業和學術英語兩個大分支,而學術英語又再次分為專門類學術英語(ESAP)和一般類學術英語(EAP)。三分法則將ESP課程分為科技英語(EST)、商貿英語(EBE)和社科英語(ESS)三個分支;每個分支又可再次分為職業和學術英語兩個次分支。在綜合性院校進行ESP教學,筆者更傾向于以學科分類為主線的三分法。
首先,《要求》的第二層次和第三層次均規定學生應該具有一定的專業文獻閱讀和寫作能力,因此從學術角度出發,可以對所有學生開設“英文文獻檢索”和“英文論文寫作”等公修課程。
其次,不必對每一個學科都設有專門的ESP課程,而是按照相似性將學科進行歸納。如醫學院、護理學院和藥學院可以設置統一的醫學英語課程;社科類完全可以采用統一的閱讀課程。這樣可以避免設立過多的ESP課程造成師資浪費。除此之外,綜合性大學學科眾多,應將多媒體﹑網絡﹑計算機等現代技術應用到課程中,通過文字﹑圖像﹑音頻﹑視頻的結合,全方位﹑多層次地進行ESP教學。同時,教材應該不斷進行重評估和更新,做到教材的與時俱進。
最后,ESP教學不必要求學生聽﹑說﹑讀﹑寫﹑譯多種技能全部掌握,應更注重學生語篇閱讀能力和專業詞匯能力的掌握。
4.完善ESP評估測試體系
ESP在綜合性大學課程設置的另一個重要因素是測試和評估。單純的應試教育已經無法滿足學生綜合素質培養的需要,ESP教學應該從語言知識﹑文化背景﹑情感交流﹑應用溝通以及學習策略等幾個方面培養學生,注重學生的創新精神和實踐性。除此之外,學生是否具有終身學習的能力和意識也是學生ESP考核的重要方面。ESP教學的核心是學習者的需求。因此,評估和考核的設置必須以學習者未來的發展為原則。除了單純的筆試以外,應采取新型的形成性評價(或過程性評價)來考核學生的學習興趣、學習意識、學習策略和文化素養。
專門用途英語的形成性評估可以從四個方面進行:學生的自我評價﹑學生之間的互相評價﹑教師對學生的評估以及教務對學生的評價。形成性評估可以通過課堂教學活動﹑學生課外作業的提交﹑學生網上自主學習以及對學生的訪談等對學生的學習進行監督﹑考核,以此來有效地促進學生進行英語學習,同時也便于教師隨時發現教學中出現的問題,及時修改和調整教學計劃及安排。除此之外,可以建議學生參加職場采用率較高的考試來代替相關的ESP課程考核,如博思﹑托業﹑劍橋商務英語考試等。
四、結束語
在大學英語教學中,設置適切的ESP課程,是培養集外語能力、專業知識和文化素養為一身的復合型高素質人才的需要。綜合性大學專業眾多,學生人數眾多,這些都是ESP課程設置的不利因素。但是相信隨著中國ESP研究的深入發展,以及在綜合性大學ESP課程的持續開設,學生的能力會不斷地提高,為社會發展和國家經濟服務,同時也利于學生的職業前景。
注釋:
①Hutchinson,T.,Waters.English for Specific Purposes: A Learning-Centred Approach[M].London:Cambridge University Press,1987:13.
參考文獻:
[1]Hutchinson,T.& Waters, A.English for Specific Purposes: A Learning-Centred Approach[M].London:Cambridge University Press,1987.
[2]Wilkins,D.A..Notional Syllabus[M].Oxford:Oxford University Press,1983.
[3]教育部.大學英語課程教學要求[M].上海:上海外語教育出版社,2007.
關鍵詞:監測設備;柔性傳感器;可穿戴技術;健康監測系統;生理數據;智能服裝
0引言
近幾年,遠程醫療和移動醫療的發展促使可穿戴式生理監測設備得以較快發展,其監測內容通常包括心率、心電、呼吸、體溫、受力和姿態等數據。其中,智能服裝因對使用者生活習慣改變較少、人體接觸面大、可采集的體征更廣泛等特點,成為研究的熱點[1-2]。目前,智能服裝的研發主要從2個方面入手:一是植入傳統的硬件傳感器,二是采用由智能導電纖維制成的柔性織物傳感器[3]。由于柔性織物傳感器可在滿足生理監測功能的同時,還具有彈性模量低、應變大、可彎曲、可折疊、可水洗優勢,舒適性較好,故而更適用于長時間的生理監測。近年來,智能服裝中硬件傳感器逐漸被柔性傳感器所替代[4]。本文就柔性傳感生理監測設備的性能特點、研究應用現狀、存在問題及發展前景進行闡述與分析。
1性能特點
柔性傳感生理監測設備是以導電纖維和普通纖維材料編織成的電路為主體的生理信號監測采集設備,具有彈性模量低、應變傳感功能優異等特點,可實現人體生理數據的無創采集,從而滿足醫療、運動等領域連續生理監測的需求。目前,用于柔性織物電極(以下簡稱“織物電極”)的特殊智能材料種類較多,包括聚吡咯導電織物、涂炭導電織物和鍍金屬導電織物等。從發展現狀看,柔性生理監測設備具有以下顯著的特點:(1)舒適。傳統的應變傳感器通常由合金等材料制成,剛度較大,長時間監測舒適度較差。膠狀電極使用要清潔皮膚,涂抹導電膏,可能會造成皮膚過敏。另外,線路繁多,在對患者活動造成限制的同時,也會使患者從心理上產生壓力和緊張情緒,影響目標數據的客觀性。柔性傳感器彈性模量較低(低于1MPa,接近或低于皮膚的彈性模量),變形能力優異(大于20%,且能重復使用),并且可與服裝變形能力匹配。從使用者角度來看,產品舒適度高,不會對工作與生活習慣造成影響,有較高的依從性,適用于長時間測量。同時,設備本身也不會對機體生理心理造成額外干擾,數據的客觀性不受影響,更利于發揮該類監測設備的功能價值。(2)可穿戴。傳統應變傳感技術工藝成熟,但因剛硬不耐彎折而無法穿戴。而織物電極依托人體服裝實現穿戴式監護,是較為隱蔽的生理監測的方式,給使用帶來便利。同時,作為服裝可以加入較多的設計元素,更易被穿著者接受。(3)便于洗滌。柔性織物傳感設備可以整體洗滌,即織物電極可以隨載體一起水洗、甩干并重復使用。該類設備大多為貼身衣物,可洗滌的特點有助于保持設備使用過程中的清潔與衛生,也解決了一次性電極帶來的大量耗材問題,節省了設備的成本和使用者的醫療開支。(4)穩定性強。傳統的生理監測設備多使用濕性膠狀電極,電極與皮膚之間需要涂抹導電膏,兩者良好接觸最長維持約24h,但超過24h導電膏會變干燥,電極與皮膚之間產生接觸阻抗,設備采集生理信號的靈敏度和信噪比也隨之下降。織物電極為干式電極,采用噴濺、電鍍、蒸鍍等工藝實現金屬元素與紡織纖維的有機結合,使用過程中無需導電膏就能夠保證電化學性能的持續穩定,從而保證設備功能的穩定性。(5)易集成。柔性傳感器的服用性較好,與身體的接觸面較大,靈敏度高,更易于采集到準確的目標數據;采集測量到的體征數據廣泛,可以實現心電信號、肌電信號、受力方向和大小、脈搏、呼吸、身移和姿態、體溫等多指標類型的監測,更易于使生理監測設備向一專多能的方向發展。(6)安全性高。傳統的膠狀電極導電膏長時間與皮膚接觸,其化合物易滲透至皮膚,引起一系列皮膚過敏反應,如瘙癢、起泡、紅腫、易破裂等問題[5];硅與金屬材質的傳感器可對環境造成電子污染。而柔性生理監測設備采用干式電極,材料安全,可直接接觸皮膚,與貼身衣物類似,不易過敏,同時可以水洗并重復利用,對環境的污染降低。
2研究與應用現狀
2.1研究現狀國外對柔性傳感技術的資金、人員與技術投入較大,研發時間較長,并已經逐步應用于醫療實踐,對生物醫學工程學科產生了至關重要的影響。美國、歐盟各國、日本、韓國、印度等都在該技術領域有著自己的研究團隊與研究項目。美國是智能柔性生理監測設備的誕生地,掌握著大量先進的核心技術,其目前研究的熱點及難點主要是從設備的功能性及服用舒適性出發,進行織物電極的開發和無縫織造一次成型技術的應用。Fan等[6-7]通過以氨綸為材料的導電纖維的制備,得出“彈性”因素可以導致電阻的不穩定性變化,而“彈性”是舒適性的必要條件,如何在保證設備舒適性的前提下保證其功能穩定性是亟須解決的問題。Song等[8]采用雅卡爾提花織機(Jacquard)設計制作了一種織物電極,該電極利用雙面織布結構,在緯線方向主要使用鍍銀纖維,并得出這種制作方法比常規編織結構穩定性更強,同時具有較理想的松緊效應。Pola等[9]通過采用刺繡的方式制作織物電極,該方法的使用增加了電極與皮膚之間的接觸面積,且較少影響舒適性。Baek等[10]制作了含銅金屬層的聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)薄膜和3mm厚的PDMS結構(含有突起部分),表面經過氧離子等處理后鍵合,制成的柔性干式電極能進行長時間的心電信號檢測。我國的深圳智能云穿戴技術研究院、東華大學、吉林大學、香港理工大學等對柔性傳感技術進行了深入的研究。翟紅藝等[11]制作了基于織物電極的穿戴式心電檢測系統。織物電極由導電布、海綿填充層和支撐墊構成,可與人體皮膚直接接觸。該系統可對心電生理信號進行較長時間的采集與記錄,并通過相關軟件分析識別異常心電信號。深圳智能云穿戴技術研究院的SOFTCEPTORTM柔性傳感技術通過將碳基復合材料、織物及聚合物彈性體相結合,能夠實現大應變測量,具有優異的穿戴舒適性。通過特殊的工藝封裝后,該傳感器的機洗壽命超過了35次,可用于人體多項生理信號(呼吸、心率、心電)和運動信號(姿勢、肌肉維度、足底壓力)的監測。2015年基于SOFTCEPTORTM技術的智能呼吸帶實現了醫療級別的呼吸測量,并可與專用的手機App結合使用。當使用者情緒不穩定導致呼吸異常時,手機App會實時提醒使用者進行呼吸訓練,該呼吸帶也可用于“鼾癥”的家庭篩查。
2.2應用現狀柔性可穿戴設備具有較好的集成性,可測量的人體體征數據類型較多,應用非常廣泛,主要集中于以下幾個方面。
2.2.1疾病監測慢性心血管疾病具有間歇性發病的特點。患者就診時,醫生問診需要患者回憶2次就診期間的發病情況,而一般心臟病患者由于年齡相對較大或機能較弱等原因往往不能對發病情況進行準確描述,從而影響醫生對病情的掌握,因此需要使用連續監測設備進行就診間期生理參數(尤其是心電信號)的采集與記錄[12-13]。目前,高危重癥患者生理參數采集的方式主要是使用醫用監護儀[14]。該類儀器體積較大,對供電條件要求高,只能在病房及門急診等固定區域內使用,限制了患者的日常活動范圍。便攜式心電圖儀(Holter)可以采集存儲患者1~2d的心電生理數據,但數據只能在測量結束后才能傳輸至上位機進行分析,實效性較弱[15]。傳統心電監護系統大多采用銀/氯化銀膠狀電極,導電膏存在刺激皮膚、脫水干燥所致的信噪比降低等缺點[11],而柔性監測設備可以克服以上問題。柔性傳感設備還被用于睡眠呼吸暫停綜合癥、失眠等的監測分析,該功能主要通過采集翻身及呼吸數據實現。
2.2.2情緒監測現代人罹患癌癥、腫瘤、心臟病等惡性疾病增加,這和情緒緊張、生活工作壓力大有很大關系。情緒緊張、壓力大可以通過人體的一系列生理信號的變化來體現[16],因此,“利用人體生理信號進行個體情緒判別”這一研究課題引起了國內外眾多研究者關注。美國的Picard教授帶領的麻省理工學院Me-dia實驗室證明應用生理信號進行情緒識別的方法是可行的[17],呼吸性竇性心律不齊(respiratorysinusarrhythmia,RSA)與恐懼、憤怒、憂傷、快樂等情緒有明顯的關聯,可以用來預測失眠等抑郁常見癥狀。吳學奎等[18]嘗試使用織物傳感設備對RSA指標進行監測,得出RSA數據并結合其他手段,可明顯提高情緒識別的效率和可靠性,但織物設備對RSA信號采集的靈敏性以及信號的可靠性有待提高。
2.2.3康復訓練監測中風已經給家庭和社會帶來了巨大的精神壓力和經濟壓力。研究發現,中風患者的家庭康復與院內康復的效果無明顯差異,在時間和空間上有較多的自由,選擇家庭康復的患者逐漸增多,但由于家庭康復遠離醫生,康復訓練效果的評價往往缺失,在一定程度上影響了康復進程[19],因此,對家庭康復訓練個體生理數據的獲取顯得尤為重要。這樣醫生可于視距外對患者的訓練行為(如上下肢運動動作、訓練時長、訓練頻率等)進行評價與控制[20]。國外研究人員已經研發出整合動作傳感器及心血管信號采集的柔性織物設備,結合家庭環境中的可視監控設備,使醫生能夠遠程指導患者的康復訓練,在加速康復的同時,也節省了患者的醫療開支,降低了醫生的工作負擔。
2.2.4運動訓練監測科學的體能運動訓練可以提高運動成績,減少訓練傷。全程馬拉松、三高(高海拔、高寒、高熱)環境等特殊的運動與訓練對循環系統、呼吸系統及肌肉骨骼系統都有較高的要求,不科學的運動訓練極易造成這些系統的損傷。國內外不少研究人員針對運動訓練的科學性展開了相關研究,以控制運動強度,防止肌肉疲勞、應力性骨折、心肌損傷及心搏驟停等危險發生。柔性生理監測設備舒適度高,運動后可繼續用于監測評估人員的恢復情況,以利于合理確定再次訓練時間與訓練內容。
2.2.5特殊環境作業安全監測與防護目前,礦井、火災、長遠航、特種作戰、水下、空中等特殊環境作業人員的安全和健康受到高度重視。特殊環境導致人員常伴有生理與心理疲勞、高度應激及職業相關疾病,而這些健康不良情況均可能會導致作業事故發生。隨著我國航天空間站任務的啟動和深空探測的開展,航天員在軌飛行時間不斷延長,航天員生理監測所使用的膠狀電極的缺點逐漸突出。宋晉忠等[21]對織物電極、微針狀干式電極、非接觸式干式電極等電極的航天適用性進行比較,得出織物電極是理想的生理傳感器。但織物電極與可穿戴式載體的固定方法,以及織物電極配套的生理監測導聯線技術等還需更多的研究。相關學者提出,在軍人作戰制服面料中嵌入pH感應傳感器,就可探測到戰場環境的生物化學藥劑、有毒有害顆粒物和神經毒氣等并發出警告,從而提高軍人的作戰和生存能力。另外,柔性織物也可制作成消防人員、高風險作業環境中的工人及其他暴露在有毒環境中的工作人員的防護服。制作原理是將熒光活性染料摻入至光纖中組成感應傳感器來檢測溫度和pH值,并可以發出實時警報信息[22]。
2.2.6災害與戰爭傷員搜救災害與戰傷搜救時,往往是對批量傷員的救護,而且傷員發生現場與專業救護人員距離較遠,柔性設備便可用來及時采集傷情數據,將數據及時傳輸至后端救護機構或人員,有助于他們把握救治時機,對傷員進行及時分類與救治[23]。美國的佐治亞理工學院通過“SmartShirt計劃”的相關研究,開發出了一種可穿著柔性智能系統,該系統強調用不顯眼的方式獲取生理信息。它利用智能纖維中的光纖制作柔性傳感器來檢測士兵中彈情況,并將數據及時傳送給相關專業人員使用[24]。
2.2.7老年人與兒童監護全球面臨著人口老齡化問題。據預測,大約到21世紀中葉,我國60歲以上的老人將達到4億,約占全國人口總數的1/4[25]。老年人心腦血管系統健康狀況普遍不佳,需長期院外監護照顧、定期回院復診的患者比例較大。跌倒是獨居老人經常面臨的一個危險因素,可帶來重要傷害與健康威脅[26],國外研究者對此開發出了老年人柔性監護設備,在腰部放置動作傳感器,胸前區放置心電傳感裝置,可以有效彌補可視監控的盲區。由于神經系統功能的下降,老年人也經常面臨走失的危險,故需要利用此類設備對其活動路線及生命狀態進行監測。兒童常患呼吸系統疾病,神經功能尚不成熟,體溫變化快,也易發生跌倒及走失的現象[27]。美國Ex-movere生物醫學工程公司研制出一種名為Exmoba-by的柔性智能嬰兒服裝,整合有呼吸傳感器、體溫計、心率傳感器及動作傳感器等生物傳感器,監測數據每分鐘更新一次,結合專門的手機及計算機智能程序,嬰兒的狀態可以通過郵件或手機短信發給用戶。該服裝也可對自身的潮濕度進行監測,及時通知父母為孩子更換尿布,還有可對孩子的饑餓與疲勞狀態進行監測[28]等拓展功能。
3存在問題
3.1實際應用環境中研究較少柔性傳感技術已成為新型生物傳感器發展的熱點,但設備大多處于實驗室可控條件下的研究階段,對實際應用中電極尺寸、厚度、電極-皮膚的接觸壓力、電極-皮膚相對位移、高溫、出汗等可影響設備功能及舒適性的因素研究不夠,設備于實際應用中的效能研究還需加強。
3.2材料品種少,成本高,普及難度大目前,柔性傳感生理監測設備所需材料的加工成本較高,工藝較復雜,在一定程度上限制了該設備的生產,也限制了其使用和推廣。柔性傳感生理監測設備要真正走近普通消費者還有很多問題有待進一步解決,包括如何采用新材料、新工藝進行批量生產,實現產品規模化,以降低成本價格。
3.3行業研發、生產、安全性評價無統一標準目前,該技術領域缺少一套系統、權威的理論與標準。研究者多來自不同的學科領域,有著不同的背景,需要較長時間的配合才能就設備的功能設計、制作和性能測試等形成共識。柔性傳感生理監測設備作為一種特殊的醫用器械,其性能、安全性的評價方法也不夠完善,能否按照常規醫療器械評價模式進行柔性設備評價還需要更多的論證。設備中的導電金屬成分及電磁輻射對人體的生物學效應也還需進一步研究。
3.4功能與舒適性矛盾明顯在“舒適性”與“數據質量”之間選取合適的傳感材料是設計的關鍵所在。如果強調監護功能而大量使用傳感器,勢必影響其服用性,如會給洗滌帶來不便,影響穿著的舒適性。這個矛盾的解決依賴于柔性材料行業及紡織工藝的進一步發展。
3.5耐久性問題柔性傳感生理監測設備的電路系統復雜,使用初期設備效果比較明顯,但隨著使用時間的延長,紡織基布會出現應力松弛與疲勞效應,導致該設備效果明顯降低。因此,需開發具有良好變形恢復、耐疲勞、耐磨損等優良特性的紡織原料作為基布,從根本上保證功能的耐久性。
3.6續航力問題柔性傳感生理監測設備要長時間監測、存儲、傳輸多種類型生理數據,對能源要求比較高,加上設備微型化要求,電池體積較小,在實際使用中普遍存在續航力不足的情況[29]。目前,有相關研究人員開展了柔性電池的研究,目的是可以將電池卷曲或彎折使用,從而以較小的體積獲得較長的續航時間。另外,高精度、低功耗柔性傳感器也吸引了越來越多的研究力量。
3.7數據的質量與安全問題生物電大多較微弱,該設備多采取高靈敏傳感器,令非目標數據被放大,目標數據的質量離醫學要求還有一定差距。實際使用中,環境影響及運動位移也會帶來數據質量的不穩定,這些都是設計中要重點攻克的問題。另外,數據傳輸速度與安全性不理想,傳輸技術、傳輸方式及數據安全管理有待改善,數據保護相關的法律、制度、規章等也需進一步制定。
3.8指標選擇問題柔性傳感生理監測設備與人體接觸面積大,可以整合的電極與傳感器類型眾多。因此,選用何種指標比采用何種監測技術及監測設備顯得更為重要。當前,柔性設備研究中存在監測指標與設備的功能定位不相符、不易獲取、可靠性差等問題,還有些指標是依照傳統傳感設備靈敏度而設立的,在柔性傳感生理監測設備上使用時靈敏度較差,因此,指標與柔性傳感技術的兼容性還需進一步研究。4展望(1)在軍事、航空、醫療、運動領域的研究將會繼續加深和拓展。如飛行員、潛水員、航天員等高載荷環境下生命體征的連續監測,戰時出血、傷口感染的感知與治療,對核、生、化武器和次聲武器等的感知、報警等功能都可以設計到柔性傳感設備中來。(2)向微型化、智能化、個性化、網絡化的方向發展。智能柔性傳感器自身將可以過濾異常值和例外值,提供更客觀、更真實、高質量的生理信號數據,具有一定的智能算法及自學習與記憶功能,并可通過相關數字通信接口實現遠程控制,將充分與個人通信終端(如移動電話、微型計算機、便攜式計算機等)融合。其中,分析軟件的開發、安全可靠的信息傳輸網絡的構建、全球定位系統(globalpositi-oningsystem,GPS)定位融合等將會吸引更多的研發力量。(3)新材料和新技術將得到更多的運用。仿生技術、組織工程技術、3D打印技術、柔性電源技術等會在該領域得到更多的運用。柔性傳感生理監測設備可作為富有活細胞的生物材料支架,用于修復機體損傷部位的形態與功能,成為真正意義上的“第二層肌膚”。綜上所述,柔性生理傳感技術的研發正方興未艾。隨著材料技術、紡織技術、傳感器技術、能耗技術、通信技術和遠程醫療技術的發展,及相關標準、法規和制度的完善,柔性可穿戴生理監測設備的普及必將成為趨勢。
參考文獻:
[1]岳蜀華,王美涵,郭飛,等.可穿戴式無線心電監測儀的研究現狀[J].生物醫學工程與臨床,2006,10(4):262-266.
[2]陳環.面向智能服裝的健康監護系統的研究與開發[D].上海:東華大學,2008.[3]王瑩.智能穿戴服裝的發展現狀及應用探究[J].西部皮革,2015,37(23):42-44.
[4]劉燾,鄒奉元.涂碳纖維導電針織物的結構設計及其傳感性能[J].紡織學報,2014,35(9):31-35.
[5]AVENEL-AUDRANM,GOOSSENSA,ZIMERSONE,etal.Contactdermatitisfromelectrocardiograph-monitoringelec-trodes:roleofp-tert-butylphenol-formaldehyderesin[J].ContactDermatitis,2003,48(2):108.
[6]FANQQ,ZHANGXL,QINZY.Preparationofpolyaniline/polyurethanefibersandtheirpiezoresistiveproperty[J].JMa-cromolSciB,2011,51(4):736-746.
[7]FANQQ,QINZY,GAOS,etal.Theuseofacarbonnanotubelayeronapolyurethanemultifilamentsubstrateformonitoringstrainsaslargeas400%[J].Carbon,2012,50(11):4085-4092.
[8]SONGHY,LEEJH,KANGD,etal.Textileelectrodesofjacquardwovenfabricsforbiosignalmeasurement[J].JTextI,2010,101(8):758-770.
[9]POLAT,VANHALAJ.TextileelectrodesinECGmeasure-ment[C]//InternationalConferenceonIntelligentSensors,Se-nsorNetworksandInformation,December3-6,2007,Melb-ourne,Qld,Australia.NewYork:IEEE,2007:635-639.
[10]BAEKJY,ANJH,CHOIJM,etal.Flexiblepolymericdryelectrodesforthelong-termmonitoringofECG[J].SensorActuatAPhys,2008,143(2):423-429.
[11]翟紅藝,王春民,張晶,等.基于織物電極的心電監測系統[J].吉林大學學報(信息科學版),2012,30(2):185-191.
[12]GARDNERCL,FLANAGANMC,CATHYF,etal.Electr-onicphysiologicandsubjectivedataacquisitioninhomedw-ellingheartfailurepatients:anassessmentofpatientuseandperceptionofusability[J].IntJMedInform,2016,93:42-48.
[13]郭繼鴻.動態心電圖學[M].北京:人民衛生出版社,2003.
[14]DREWBJ,CALIFFRM,FUNKM,etal.Practicestandardsforelectrocardiographicmonitoringinhospitalsettings:anAmericanHeartAssociationscientificstatementfromthecouncilsoncardiovascularnursing,clinicalcardiology,andcardiovasculardiseaseintheyoung:endorsedbytheIntern-ationalSocietyofComputerizedElectrocardiologyandtheAmericanAssociationofCritical-CareNurses[J].Cirulation,2004,110(17):2721-2746.
[15]ALILFELDTH,NILSSONG,BANDHS,etal.Deductionofbiphasicphaseresponsecurvesfromventricularparasys-tole[J].PacingClinElectrophysiol,1989,12(5):793-804.
[16]RAINVILLEP,BECHARAA,NAQVIN,etal.Basicemoti-onsareassociatedwithdistinctpatternsofcardiorespiratoryactivity[J].IntJPsychophysiol,2006,61(1):5-18.
[17]韓梅.“情感計算”開放式研究平臺建立[D].天津:天津師范大學,2005.
[18]吳學奎,任立紅,丁永生,等.面向智能服裝的多生理信息融合的情緒判別[J].計算機工程與應用,2009,45(33):218-221.
[19]YUL,XIONGD,GUOLQ,etal.AremotequantitativeFugl-Meyerassessmentframeworkforstrokepatientsbasedonwearablesensornetworks[J].ComputMethodsProgramsBiomed,2016,128(C):100-110.
[20]KLAASSENB,BEIJNUMBJV,WEUSTHOFM,etal.Afullbodysensingsystemformonitoringstrokepatientsinahomeenvironment[C]//7thInternationalJointConference,BIOSTEC2014,March3-6,2014,Angers,France.Berlin,Heidelberg:Springer-Verlag,2014:125-132.
[21]宋晉忠,嚴洪,許志,等.可用于航天員在軌心電信號采集的織物電極技術分析[J].航天醫學與醫學工程,2015,28(6):464-468.
[22]劉敏,莊勤亮.智能柔性傳感器的應用及其發展前景[J].紡織科技進展,2009(1):38-40.
[23]彭曉慧,楊旭東.以織物傳感器為基礎的呼吸監測方法[J].產業用紡織品,2015(2):41-44.
[24]GOPALSAMYC,PARKS,RAJAMANICKAMR,etal.TheWearableMotherboardTM:thefirstgenerationofadaptiveandresponsivetextilestructures(ARTS)formedicalapplicat-ions[J].VirtualReal,1999,4(3):152-168.
[25]郭平.2006年中國城鄉老年人口狀況追蹤調查數據分析[M].北京:中國社會出版社,2009.
[26]CHENGC,HUANGCN,CHIANGCY,etal.Areliablefalldetectionsystembasedonwearablesensorandsignalmagnitudeareaforelderlyresidents[C]//AgingFriendlyTec-hnologyforHealthandIndependence,andInternationalCo-nferenceonSmartHomesandHealthTelematics,ICOST2010,June22-24,2010,Seoul,Korea.Berlin,Hedelberg:Springer-Verlag,2010:267-270.
[27]SOLARH,FERN魣NDEZE,TARTARISCOG,etal.Anoninvasive,wearablesensorplatformformulti-parametricre-motemonitoringinCHFpatients[C]//ICOST′12Proceedingsofthe10thInternationalSmartHomesandHealthTelematicsConferenceonImpactAnanlysisofSolutionsforChronicDiseasePreventionandManagement,June12-15,2012,Artimino,Italy.Berlin,Heidelberg:Springer-Verlag,2012:140-147.
[28]HEY.Wearabledevicesforkids[EB/OL].(2014-04-25)[2016-12-12]..cn.