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真正的智能穿戴加州大学开发新型面料只需滑动袖子即可安全支付和监测健康状况

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11 月 5, 2023 #智能穿戴

信号传输全方位延伸

受到当前低成本乙烯基服装生产的启发,研究人员将磁电感应网络集成到纺织品上。

这种方法跳过了现代可穿戴设备中柔性织物所需的复杂缝纫技术和昂贵的电线。

磁性超材料使信号能够沿着轨道传播:

轨道由具有人工周期性的单元控制。 每个单元由一个电感器和一个开槽接地层组成。 这些单元通过将它们紧固到织物上而连接在一起,相邻的感应器彼此重叠。 形成称为磁感应波导的结构。

当NFC阅读器靠近任何单元时,它可以激发该单元中的电压和电流,进而激发相邻单元,形成耦合效应。

这种耦合效应导致信号沿着整个结构级联,这可以被描述为传播波。

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图 纺织集成磁感应电路。 A。 谐振器制造和纺织品集成步骤。 b. 显示其叠层的谐振器放大图像。 C。 各种灵活的谐振器设计,以实现最佳的信号传输和功率分配。 d. 可穿戴模块化网络集成到服装中,并覆盖有用作机械夹具的透明导热乙烯基。 e. 谐振器可以设计为覆盖更广泛的近场区域,并且可以嵌入特殊的彩色乙烯基设计中。 这允许网络定制功能和样式。 F。 无电池 NFC 应答器集成了应变和温度传感器,可将相应的传感器状态传输到 NFC 读取器。 (来源:本文)

研究人员利用这种效果创建了穿过身体、分成分支并跨越不同衣服之间间隙的轨迹。

他们将这项技术比作一条“铁路”,当它穿过一件衣服时,可以传输电力和信号。

该系统不仅可以轻松添加新单品,还可以将不同的服装搭配在一起以相互“交谈”。

他们特别指出,佩戴在裤子口袋中的 NFC 读取器可以为放置在胸部、腹部、膝盖和脚踝上的现成传感器供电。

Peter Tseng教授说:“这意味着你可以把手机放在口袋里,只需将你的身体与其他纺织品或阅读器摩擦,电力和信息就可以传输到你的设备上。”

这种创新设计具有高度的灵活性,让裤子能够测量运动期间的腿部运动,同时与跟踪心率和其他统计数据的上衣进行通信。 穿着这套衣服的两个人可以通过敲击对方的手腕来交换字母“高五”。

论文第一作者Amirhossein Hajiaghajani博士表示,这项技术在医学上的应用数不胜数,比如将医院工作人员从应用大量患者传感器的任务中解放出来,因为这些传感器可以集成到医疗设备中配备超材料。 拿去。

曾彼得教授说:“当你将衣服悬浮在无线阅读器上方时,电子设备会发出信号,这样你就可以通过简单的击掌或握手来分享信息。”

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图 使用纺织集成波导的多转发器和多频段通信。 A。 衬衫和裤子位于裤子/衬衫末端的上方和下方。 NFC 读取器接收来自多个传感器的信息并连接到外部电池。 b. 通过 BAN 内基于时分的多传感器读数实现对人类活动的实时、短期和低速监测。 C。 高速、长期室内步行/跑步活动测量。 d. 在室内运行期间以不同的速度曲线监控传感器。 e. 室内运行时长期丢包监测。 F。 体对体通信是通过 NFC 的即插即用特性实现的,当手长时间靠近和远离时,它会传输测量数据以获得各种 VD 值。 (来源:本文)

研究人员表示,他们开发的纺织品成本低、制造简单,并且可以与有趣的可穿戴设计相结合。 不仅如此,他们希望这样的设计能够减轻现代电子产品给我们生活带来的负担。

美中不足

这项技术的发明令人耳目一新,但仍存在一些问题需要进一步研究。

我们每天穿的衣服都不是一次性的,所以这种面料的耐用性值得考虑。 研究人员表示,这些纺织品可以经受住洗涤周期的考验,但为了承受日常磨损,可能需要更强的导电材料。

其次,织物与更多阅读器或传感器的交互仍然是一个发展方向。 智能手机和皮肤安装传感器能否代替电路板原型实现类似的性能仍然是一个悬而未决的问题。

科技让我们的生活更加智能化。 未来,我们将不再满足于机器之间的连接、人与人之间的对话,而更多的是人与机器之间的交互。

通过人机交互,我们或许可以像《阿凡达》中的阿凡达那样无声交流; 我们也可能不再需要使用手机屏幕,只需通过手势即可操作设备; 科技的发展一定会给我们带来更多的便利。

参考: