نسيج مصفوفة مستشعرات محبوكة وقابلة للغسل آليًا لمراقبة دقيقة للإشارات الفسيولوجية للبشرة

تعد الإلكترونيات النسيجية القابلة للارتداء مرغوبة للغاية لتحقيق الإدارة الصحية الشخصية.ومع ذلك، فإن معظم إلكترونيات النسيج المُبلغ عنها يمكن أن تستهدف بشكل دوري إشارة فسيولوجية واحدة أو تفوت التفاصيل الواضحة للإشارات، مما يؤدي إلى تقييم صحي جزئي.علاوة على ذلك، لا تزال المنسوجات ذات الخصائص والراحة الممتازة تمثل تحديًا.هنا، نقوم بالإبلاغ عن مجموعة مستشعرات المنسوجات بالكامل مع حساسية عالية للضغط والراحة.يُظهر حساسية الضغط (7.84 مللي فولت Pa−1)، ووقت الاستجابة السريع (20 مللي ثانية)، والثبات (> 100000 دورة)، وعرض نطاق تردد العمل الواسع (حتى 20 هرتز)، وقابلية الغسيل في الغسالة (> 40 غسلة).تمت خياطة TATSAs الملفقة في أجزاء مختلفة من الملابس لمراقبة موجات النبض الشرياني وإشارات الجهاز التنفسي في وقت واحد.وقمنا أيضًا بتطوير نظام مراقبة صحية للتقييم طويل الأمد وغير الجراحي لأمراض القلب والأوعية الدموية ومتلازمة انقطاع التنفس أثناء النوم، والذي يُظهر تقدمًا كبيرًا في التحليل الكمي لبعض الأمراض المزمنة.

تمثل الإلكترونيات القابلة للارتداء فرصة رائعة بسبب تطبيقاتها الواعدة في الطب الشخصي.يمكنهم مراقبة الحالة الصحية للفرد بطريقة مستمرة وفي الوقت الحقيقي وغير جراحية (1-11).النبض والتنفس، باعتبارهما عنصرين لا غنى عنهما من العلامات الحيوية، يمكن أن يوفرا تقييمًا دقيقًا للحالة الفسيولوجية ورؤى رائعة في تشخيص الأمراض ذات الصلة والتشخيص لها (12-21).حتى الآن، تعتمد معظم الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء للكشف عن الإشارات الفسيولوجية الدقيقة على ركائز فائقة الدقة مثل البولي إيثيلين تيريفثاليت، والبولي ثنائي ميثيل سيلوكسان، والبوليميد، والزجاج، والسيليكون (22-26).يكمن عيب هذه الركائز المستخدمة على الجلد في أشكالها المستوية والصلبة.ونتيجة لذلك، يلزم استخدام الأشرطة أو الضمادات أو التركيبات الميكانيكية الأخرى لإنشاء اتصال مدمج بين الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء وجلد الإنسان، مما قد يسبب تهيجًا وإزعاجًا أثناء فترات الاستخدام الطويلة (27، 28).علاوة على ذلك، فإن هذه الركائز لديها نفاذية هواء ضعيفة، مما يؤدي إلى عدم الراحة عند استخدامها للمراقبة الصحية المستمرة على المدى الطويل.للتخفيف من حدة المشكلات المذكورة أعلاه في مجال الرعاية الصحية، وخاصة في الاستخدام اليومي، توفر المنسوجات الذكية حلاً موثوقًا به.تتميز هذه المنسوجات بخصائص النعومة وخفة الوزن والتهوية، وبالتالي إمكانية تحقيق الراحة في الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء.في السنوات الأخيرة، تم تكريس جهود مكثفة لتطوير الأنظمة القائمة على النسيج في أجهزة الاستشعار الحساسة، وحصاد الطاقة، وتخزينها (29-39).على وجه الخصوص، تم الإبلاغ عن أبحاث ناجحة حول الألياف الضوئية والكهرضغطية والمنسوجات الذكية القائمة على المقاومة المطبقة في مراقبة إشارات النبض والجهاز التنفسي (40-43).ومع ذلك، تتميز هذه المنسوجات الذكية عادةً بحساسية منخفضة ومعلمة مراقبة واحدة ولا يمكن تصنيعها على نطاق واسع (الجدول S1).وفي حالة قياس النبض، يصعب الحصول على معلومات تفصيلية بسبب التذبذب الخافت والسريع للنبض (على سبيل المثال، نقاطه المميزة)، وبالتالي يلزم حساسية عالية وأداء استجابة تردد مناسب.

في هذه الدراسة، قدمنا ​​مجموعة مستشعرات المنسوجات بالكامل (TATSA) ذات حساسية عالية لالتقاط الضغط الدقيق للبشرة، محبوكة بخيوط موصلة وخيوط نايلون في غرزة صوفية كاملة.يمكن أن يوفر TATSA حساسية عالية للضغط (7.84 مللي فولت Pa−1)، ووقت استجابة سريع (20 مللي ثانية)، وثبات (> 100000 دورة)، وعرض نطاق ترددي واسع للعمل (يصل إلى 20 هرتز)، وقابلية للغسل في الغسالة (> 40 غسلة).إنها قادرة على دمج نفسها بسهولة في الملابس مع السرية والراحة والجاذبية الجمالية.ومن الجدير بالذكر أن جهاز TATSA الخاص بنا يمكن دمجه مباشرة في مواقع مختلفة من القماش تتوافق مع موجات النبض في مواضع الرقبة والمعصم وأطراف الأصابع والكاحل ومع موجات الجهاز التنفسي في البطن والصدر.لتقييم الأداء الممتاز لـ TATSA في مراقبة الصحة في الوقت الحقيقي وعن بعد، قمنا بتطوير نظام مراقبة صحي ذكي شخصي للحصول على الإشارات الفسيولوجية وحفظها بشكل مستمر لتحليل أمراض القلب والأوعية الدموية (CAD) وتقييم متلازمة انقطاع التنفس أثناء النوم (SAS) ).

كما هو موضح في الشكل 1A، تمت خياطة اثنين من TATSAs في الكفة وصدر القميص لتمكين المراقبة الديناميكية والمتزامنة للنبض وإشارات الجهاز التنفسي، على التوالي.تم إرسال هذه الإشارات الفسيولوجية لاسلكيًا إلى تطبيق المحطة المتنقلة الذكي (APP) لمزيد من التحليل للحالة الصحية.يُظهر الشكل 1 ب TATSA مُخيطًا في قطعة من القماش، ويُظهر الشكل الداخلي المنظر الموسع لـ TATSA، الذي تمت حياكته باستخدام خيوط موصلة مميزة وخيوط النايلون التجارية معًا في غرزة صوفية كاملة.بالمقارنة مع الغرزة البسيطة الأساسية، وهي طريقة الحياكة الأكثر شيوعًا والأساسية، فقد تم اختيار غرزة السترة الكاملة لأن الاتصال بين رأس حلقة الخيط الموصل ورأس غرزة الثني المجاور لخيط النايلون (الشكل S1) عبارة عن سطح بدلاً من نقطة اتصال، مما يؤدي إلى مساحة عمل أكبر للحصول على تأثير كهربائي احتكاكي عالي.لتحضير الخيوط الموصلة، اخترنا الفولاذ المقاوم للصدأ كألياف أساسية ثابتة، وتم لف عدة قطع من خيوط تريلين أحادية الطبقة حول الألياف الأساسية في خيط موصل واحد يبلغ قطره 0.2 مم (الشكل S2)، والذي كان بمثابة كل من سطح الكهربة والقطب الموصل.كان لخيوط النايلون، التي يبلغ قطرها 0.15 ملم وكانت بمثابة سطح آخر للكهرباء، قوة شد قوية لأنها كانت ملتوية بخيوط غير قابلة للحساب (الشكل S3).ويبين الشكل 1 (C وD، على التوالي) صوراً فوتوغرافية للغزل الموصل الملفق وغزل النايلون.تُظهر الأشكال الداخلية صور المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) الخاصة بها، والتي تقدم مقطعًا عرضيًا نموذجيًا للغزل الموصل وسطح خيوط النايلون.ضمنت قوة الشد العالية للخيوط الموصلة والنايلون قدرتها على النسج على آلة صناعية للحفاظ على أداء موحد لجميع أجهزة الاستشعار.كما هو مبين في الشكل 1E، تم لف الخيوط الموصلة وخيوط النايلون والخيوط العادية على المخاريط الخاصة بها، والتي تم تحميلها بعد ذلك على آلة الحياكة المسطحة الصناعية المحوسبة للنسيج الآلي (فيلم S1).كما يظهر في الشكل.S4، تم حياكة العديد من TATSAs مع القماش العادي باستخدام الآلة الصناعية.يمكن تصميم قطعة TATSA واحدة بسمك 0.85 مم ووزن 0.28 جم من الهيكل بأكمله للاستخدام الفردي، مما يُظهر توافقها الممتاز مع الأقمشة الأخرى.بالإضافة إلى ذلك، يمكن تصميم TATSAs بألوان مختلفة لتلبية المتطلبات الجمالية والعصرية بسبب تنوع خيوط النايلون التجارية (الشكل 1F والشكل S5).تتمتع TATSAs المصنعة بنعومة ممتازة وقدرة على تحمل الانحناء أو التشوه القاسي (الشكل S6).يُظهر الشكل 1G TATSA المُخيط مباشرة في البطن وكفة السترة.تظهر عملية حياكة السترة في الشكل.S7 والفيلم S2.تظهر في الشكل تفاصيل الجانب الأمامي والخلفي من TATSA الممدودة عند موضع البطن.S8 (A وB، على التوالي)، ويوضح الشكل موضع الخيوط الموصلة وخيوط النايلون.S8C.يمكن أن نرى هنا أنه يمكن دمج TATSA في الأقمشة العادية بسلاسة للحصول على مظهر أنيق وسري.

(أ) دمج اثنين من TATSAs في قميص لرصد إشارات النبض والجهاز التنفسي في الوقت الحقيقي.(ب) رسم تخطيطي للجمع بين TATSA والملابس.يُظهر الشكل الداخلي المنظر الموسع للمستشعر.(ج) صورة للغزل الموصل (شريط المقياس، 4 سم).الشكل الداخلي هو صورة SEM للمقطع العرضي للغزل الموصل (شريط المقياس، 100 ميكرومتر)، والذي يتكون من خيوط الفولاذ المقاوم للصدأ والتريلين.(د) صورة فوتوغرافية لخيوط النايلون (شريط المقياس، 4 سم).أقحم هو صورة SEM لسطح غزل النايلون (شريط النطاق، 100 ميكرومتر).(E) صورة لآلة الحياكة المسطحة المحوسبة التي تقوم بالنسيج التلقائي لـ TATSAs.(F) صورة TATSAs بألوان مختلفة (شريط المقياس، 2 سم).الشكل الداخلي هو TATSA الملتوي، مما يدل على نعومته الممتازة.(ز) صورة لاثنين من TATSAs مخيطين بالكامل وبسلاسة في سترة.مصدر الصورة: وينجينج فان، جامعة تشونغتشينغ.

لتحليل آلية عمل TATSA، بما في ذلك خواصها الميكانيكية والكهربائية، قمنا ببناء نموذج حياكة هندسي لـ TATSA، كما هو موضح في الشكل 2A.باستخدام غرزة السترة الكاملة، يتم تشابك الخيوط الموصلة والنايلون في أشكال وحدات حلقة في المسار واتجاه الخيط.يتكون هيكل الحلقة المفردة (الشكل S1) من رأس حلقة، وذراع حلقة، وجزء متقاطع ضلع، وذراع غرزة ثنية، ورأس غرزة ثنية.يمكن العثور على شكلين لسطح التلامس بين الخيطين المختلفين: (1) سطح التلامس بين رأس الحلقة للخيط الموصل ورأس غرزة الثني لخيط النايلون و (2) سطح التلامس بين رأس الحلقة للخيط الموصل. خيوط النايلون ورأس غرزة الثني للخيوط الموصلة.

(أ) TATSA مع الجوانب الأمامية واليمنى والعلوية للحلقات المتماسكة.(ب) نتيجة محاكاة توزيع قوة TATSA تحت ضغط مطبق قدره 2 كيلو باسكال باستخدام برنامج COMSOL.(ج) الرسوم التوضيحية التخطيطية لنقل تهمة وحدة الاتصال في ظل ظروف ماس كهربائى.(د) نتائج محاكاة توزيع الشحنة لوحدة الاتصال في ظل حالة الدائرة المفتوحة باستخدام برنامج COMSOL.

يمكن شرح مبدأ عمل TATSA في جانبين: تحفيز القوة الخارجية والشحنة المستحثة.لفهم توزيع الضغط بشكل حدسي استجابةً لتحفيز القوة الخارجية، استخدمنا تحليل العناصر المحدودة باستخدام برنامج COMSOL عند قوى خارجية مختلفة تبلغ 2 و0.2 كيلو باسكال، كما هو مبين على التوالي في الشكل 2ب والشكل.S9.يظهر الضغط على الأسطح الملامسة لخيطين.كما يظهر في الشكل.S10، قمنا بدراسة وحدتين حلقيتين لتوضيح توزيع الضغط.عند مقارنة توزيع الإجهاد تحت قوتين خارجيتين مختلفتين، فإن الضغط على أسطح الخيوط الموصلة وخيوط النايلون يزداد مع زيادة القوة الخارجية، مما يؤدي إلى التلامس والبثق بين الخيوطين.بمجرد تحرير القوة الخارجية، ينفصل الخيطان ويبتعدان عن بعضهما البعض.

تؤدي حركات فصل التلامس بين الخيوط الموصلة وخيوط النايلون إلى نقل الشحنة، وهو ما يُعزى إلى اقتران الكهربة الثلاثية والحث الكهروستاتيكي.لتوضيح عملية توليد الكهرباء، قمنا بتحليل المقطع العرضي للمنطقة التي يتلامس فيها الخيطان مع بعضهما البعض (الشكل 2C1).كما هو موضح في الشكل 2 (C2 وC3، على التوالي)، عندما يتم تحفيز TATSA بواسطة القوة الخارجية ويتلامس الخيطان مع بعضهما البعض، تحدث كهربة على سطح الخيوط الموصلة وخيوط النايلون، وتكون الشحنات المكافئة معاكسة يتم إنشاء الاستقطابات على سطح الخيوط.بمجرد فصل الخيطين، يتم تحفيز الشحنات الموجبة في الفولاذ المقاوم للصدأ الداخلي بسبب تأثير الحث الكهروستاتيكي.يظهر التخطيطي الكامل في الشكل.S11.للحصول على فهم كمي أكثر لعملية توليد الكهرباء، قمنا بمحاكاة التوزيع المحتمل لـ TATSA باستخدام برنامج COMSOL (الشكل 2D).عندما تكون المادتان على اتصال، تتجمع الشحنة بشكل رئيسي على مادة الاحتكاك، ولا توجد سوى كمية صغيرة من الشحنة المستحثة على القطب، مما يؤدي إلى إمكانات صغيرة (الشكل 2D، أسفل).عندما يتم فصل المادتين (الشكل 2D، أعلى)، تزداد الشحنة المستحثة على القطب بسبب فرق الجهد، ويزداد الجهد المقابل، مما يكشف عن توافق جيد بين النتائج التي تم الحصول عليها من التجارب وتلك من عمليات المحاكاة .علاوة على ذلك، بما أن القطب الكهربائي الخاص بـ TATSA ملفوف بخيوط تريلين والجلد على اتصال بمادتي الاحتكاك، لذلك، عندما يتم ارتداء TATSA مباشرة على الجلد، فإن الشحن يعتمد على القوة الخارجية ولن أن تضعف من الجلد.

لتوصيف أداء TATSA الخاص بنا في جوانب مختلفة، قمنا بتوفير نظام قياس يحتوي على مولد وظيفة، ومضخم طاقة، وشاكر كهروديناميكي، ومقياس قوة، ومقياس كهربائي، وكمبيوتر (الشكل S12).يولد هذا النظام ضغطًا ديناميكيًا خارجيًا يصل إلى 7 كيلو باسكال.في التجربة، تم وضع TATSA على لوح بلاستيكي مسطح في حالة حرة، ويتم تسجيل الإشارات الكهربائية الناتجة بواسطة مقياس الكهربية.

تؤثر مواصفات الخيوط الموصلة والنايلون على أداء مخرجات TATSA لأنها تحدد سطح التلامس والقدرة على إدراك الضغط الخارجي.للتحقق من ذلك، قمنا بتصنيع ثلاثة أحجام من الخيوط، على التوالي: خيوط موصلة بحجم 150D/3، 210D/3، و250D/3 وخيوط نايلون بحجم 150D/6، 210D/6، و250D /6 (D، منكر؛ وحدة قياس تستخدم لتحديد سمك الألياف للخيوط الفردية؛ الأقمشة ذات عدد الدنير العالي تميل إلى أن تكون سميكة).بعد ذلك، اخترنا هذين الخيوطين بأحجام مختلفة لربطهما في جهاز استشعار، وتم الاحتفاظ بأبعاد TATSA عند 3 سم × 3 سم مع رقم الحلقة 16 في اتجاه الويل و10 في اتجاه المسار.وبالتالي، تم الحصول على أجهزة الاستشعار مع تسعة أنماط الحياكة.المستشعر بواسطة الخيوط الموصلة مقاس 150د/3 وغزل النايلون مقاس 150د/6 هو الأنحف، والمستشعر بواسطة الخيوط الموصلة مقاس 250د/3 وخيوط النايلون مقاس 250د/ 6 كان الأكثر سمكا.تحت الإثارة الميكانيكية من 0.1 إلى 7 كيلو باسكال، تم فحص واختبار المخرجات الكهربائية لهذه الأنماط بشكل منهجي، كما هو مبين في الشكل 3A.زادت جهود الخرج لـ TATSAs التسعة مع زيادة الضغط المطبق، من 0.1 إلى 4 كيلو باسكال.على وجه التحديد، من بين جميع أنماط الحياكة، فإن مواصفات الخيوط الموصلة 210D/3 وخيوط النايلون 210D/6 قدمت أعلى إنتاج كهربائي وأظهرت أعلى حساسية.أظهر جهد الخرج اتجاهًا متزايدًا مع زيادة سمك TATSA (بسبب سطح التلامس الكافي) حتى تمت حياكة TATSA باستخدام خيوط موصلة 210D/3 وخيوط نايلون 210D/6.وبما أن الزيادات الإضافية في السُمك قد تؤدي إلى امتصاص الخيوط للضغط الخارجي، فقد انخفض جهد الخرج وفقًا لذلك.علاوة على ذلك، لوحظ أنه في منطقة الضغط المنخفض (<4 كيلو باسكال)، أعطى التباين الخطي الجيد التصرف في جهد الخرج مع الضغط حساسية ضغط فائقة تبلغ 7.84 مللي فولت باسكال.في منطقة الضغط العالي (> 4 كيلو باسكال)، لوحظت بشكل تجريبي حساسية ضغط أقل تبلغ 0.31 مللي فولت باسكال −1 بسبب تشبع منطقة الاحتكاك الفعالة.وقد ظهرت حساسية مماثلة للضغط أثناء العملية المعاكسة لتطبيق القوة.يتم عرض الملامح الزمنية الملموسة لجهد الخرج والتيار تحت ضغوط مختلفة في الشكل.S13 (أ و ب، على التوالي).

(أ) جهد الخرج تحت تسعة أنماط حياكة من الخيوط الموصلة (150D/3، 210D/3، و250D/3) مقترنة بخيوط النايلون (150D/6، 210D/6، و250D/6).(ب) استجابة الجهد لأعداد مختلفة من وحدات الحلقة في نفس منطقة النسيج عند الحفاظ على رقم الحلقة في اتجاه الويل دون تغيير.(ج) مؤامرات توضح استجابات التردد تحت ضغط ديناميكي قدره 1 كيلو باسكال وتردد إدخال الضغط قدره 1 هرتز.(د) الفولتية الناتجة والتيار المختلفة تحت ترددات 1، 5، 10، و 20 هرتز.(E) اختبار متانة TATSA تحت ضغط 1 كيلو باسكال.(F) خصائص إخراج TATSA بعد الغسيل 20 و 40 مرة.

تأثرت الحساسية وجهد الخرج أيضًا بكثافة غرزة TATSA، والتي تم تحديدها من خلال العدد الإجمالي للحلقات في مساحة مقاسة من القماش.ستؤدي الزيادة في كثافة الغرز إلى زيادة ضغط بنية القماش.يوضح الشكل 3ب أداء الإخراج تحت أرقام حلقات مختلفة في منطقة النسيج 3 سم في 3 سم، ويوضح الشكل الداخلي هيكل وحدة الحلقة (حافظنا على رقم الحلقة في اتجاه الدورة عند 10، ورقم الحلقة في اتجاه الدورة وكان اتجاه ويل 12، 14، 16، 18، 20، 22، 24، و 26).من خلال زيادة رقم الحلقة، أظهر جهد الخرج أولاً اتجاهًا متزايدًا بسبب زيادة سطح التلامس، حتى ذروة جهد الخرج الأقصى البالغة 7.5 فولت مع رقم حلقة 180. بعد هذه النقطة، اتبع جهد الخرج اتجاهًا متناقصًا لأن أصبحت TATSA مشدودة، وكان للخيطين مساحة منخفضة لفصل الاتصال.لاستكشاف الاتجاه الذي يكون للكثافة تأثير كبير على المخرجات، احتفظنا برقم حلقة TATSA في اتجاه الويل عند 18، وتم ضبط رقم الحلقة في اتجاه المسار ليكون 7، 8، 9، 10، 11 و 12 و 13 و 14. وتظهر الفولتية الناتجة المقابلة في الشكل.S14.بالمقارنة، يمكننا أن نرى أن الكثافة في اتجاه المسار لها تأثير أكبر على جهد الخرج.ونتيجة لذلك، تم اختيار نمط الحياكة للخيوط الموصلة 210D/3 وخيوط النايلون 210D/6 ووحدات الحلقة 180 لحياكة TATSA بعد تقييمات شاملة لخصائص الإنتاج.علاوة على ذلك، قمنا بمقارنة إشارات الإخراج لاثنين من أجهزة استشعار النسيج باستخدام غرزة سترة كاملة وغرزة عادية.كما يظهر في الشكل.S15، فإن الخرج الكهربائي والحساسية باستخدام غرزة سترة كاملة أعلى بكثير من تلك التي تستخدم غرزة عادية.

تم قياس زمن الاستجابة لرصد الإشارات في الوقت الحقيقي.لفحص زمن استجابة المستشعر الخاص بنا للقوى الخارجية، قمنا بمقارنة إشارات جهد الخرج مع مدخلات الضغط الديناميكي بتردد من 1 إلى 20 هرتز (الشكل 3C والشكل S16، على التوالي).كانت أشكال موجات جهد الخرج متطابقة تقريبًا مع موجات الضغط الجيبية المدخلة تحت ضغط قدره 1 كيلو باسكال، وكان لأشكال موجية الخرج وقت استجابة سريع (حوالي 20 مللي ثانية).قد يعزى هذا التباطؤ إلى عدم عودة الهيكل المرن إلى حالته الأصلية في أسرع وقت ممكن بعد تلقي القوة الخارجية.ومع ذلك، فإن هذا التباطؤ الصغير مقبول للمراقبة في الوقت الحقيقي.للحصول على الضغط الديناميكي مع نطاق تردد معين، من المتوقع استجابة تردد مناسبة لـ TATSA.وهكذا، تم أيضًا اختبار خاصية التردد لـ TATSA.من خلال زيادة تردد الإثارة الخارجي، ظلت سعة جهد الخرج دون تغيير تقريبًا، في حين زادت سعة التيار عندما تراوحت ترددات التنصت من 1 إلى 20 هرتز (الشكل ثلاثي الأبعاد).

لتقييم التكرار والاستقرار والمتانة لـ TATSA، قمنا باختبار جهد الخرج والاستجابات الحالية لدورات تحميل وتفريغ الضغط.تم تطبيق ضغط قدره 1 كيلو باسكال بتردد 5 هرتز على المستشعر.تم تسجيل الجهد والتيار من الذروة إلى الذروة بعد 100000 دورة تحميل وتفريغ (الشكل 3E والشكل S17 على التوالي).يتم عرض المناظر الموسعة للجهد وشكل الموجة الحالية في الشكل الداخلي 3E والشكل.S17 على التوالي.تكشف النتائج عن التكرار الملحوظ والاستقرار والمتانة لـ TATSA.تعد قابلية الغسل أيضًا معيارًا أساسيًا لتقييم TATSA كجهاز مخصص للنسيج بالكامل.لتقييم قدرة الغسيل، قمنا باختبار جهد الخرج للمستشعر بعد أن قمنا بغسل TATSA آليًا وفقًا لطريقة اختبار الجمعية الأمريكية لكيميائيي المنسوجات والملونين (AATCC) 135-2017.تم وصف إجراءات الغسيل التفصيلية في المواد والأساليب.كما هو مبين في الشكل 3F، تم تسجيل المخرجات الكهربائية بعد الغسيل 20 مرة و40 مرة، مما أظهر عدم وجود تغييرات واضحة في جهد الخرج خلال اختبارات الغسيل.تتحقق هذه النتائج من قابلية الغسل الرائعة لـ TATSA.باعتبارنا مستشعرًا للنسيج يمكن ارتداؤه، قمنا أيضًا باستكشاف أداء الإخراج عندما كان TATSA في ظروف الشد (الشكل S18)، الملتوية (الشكل S19)، والرطوبة المختلفة (الشكل S20).

على أساس المزايا العديدة لـ TATSA الموضحة أعلاه، قمنا بتطوير نظام مراقبة الصحة المحمول اللاسلكي (WMHMS)، الذي يتمتع بالقدرة على الحصول بشكل مستمر على الإشارات الفسيولوجية ومن ثم تقديم المشورة المهنية للمريض.يوضح الشكل 4A الرسم التخطيطي لنظام WMHMS استنادًا إلى TATSA.يتكون النظام من أربعة مكونات: TATSA للحصول على الإشارات الفسيولوجية التناظرية، ودائرة تكييف تناظرية مع مرشح تمرير منخفض (MAX7427) ومكبر صوت (MAX4465) لضمان تفاصيل كافية وتزامن ممتاز للإشارات، وجهاز تناظري إلى رقمي محول يعتمد على وحدة تحكم دقيقة لجمع وتحويل الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية، ووحدة بلوتوث (شريحة بلوتوث منخفضة الطاقة CC2640) لنقل الإشارة الرقمية إلى تطبيق محطة الهاتف المحمول (APP؛ Huawei Honor 9).في هذه الدراسة، قمنا بخياطة TATSA بسلاسة في الدانتيل، وسوار المعصم، ومسند الأصابع، والجورب، كما هو موضح في الشكل 4 ب.

(أ) رسم توضيحي للWMHMS.(ب) صور فوتوغرافية لـ TATSAs مخيطة في سوار المعصم، ومسند الأصابع، والجورب، وحزام الصدر، على التوالي.قياس النبض عند الرقبة (C1) والرسغ (D1) وأطراف الأصابع (E1) والكاحل (F1).شكل موجة النبض عند الرقبة (C2)، والمعصم (D2)، وأطراف الأصابع (E2)، والكاحل (F2).(ز) نبض الطول الموجي من مختلف الأعمار.(ح) تحليل موجة نبضية واحدة.يتم تعريف مؤشر التكبير الشعاعي (AIx) على أنه AIx (%) = P2/P1.P1 هي قمة الموجة المتقدمة، و P2 هي قمة الموجة المنعكسة.(ط) دورة نبض العضدية والكاحل.يتم تعريف سرعة موجة النبض (PWV) على أنها PWV = D/∆T.D هي المسافة بين الكاحل والعضلة العضدية.∆T هو التأخير الزمني بين قمم الكاحل وموجات النبض العضدية.PTT، وقت عبور النبض.(J) مقارنة AIx والكاحل العضدي PWV (BAPWV) بين الأصحاء وCADs.*P <0.01، **P <0.001، و***P <0.05.HTN، ارتفاع ضغط الدم.أمراض الشرايين التاجية وأمراض القلب التاجية.مارك ألماني، داء السكري.مصدر الصورة: جين يانغ، جامعة تشونغتشينغ.

لمراقبة إشارات النبض لأجزاء جسم الإنسان المختلفة، قمنا بإرفاق الزخارف المذكورة أعلاه باستخدام TATSAs إلى المواضع المقابلة: الرقبة (الشكل 4C1)، والمعصم (الشكل 4D1)، وأطراف الأصابع (الشكل 4E1)، والكاحل (الشكل 4F1). )، كما هو موضح في الأفلام من S3 إلى S6.في الطب، هناك ثلاث نقاط مميزة جوهرية في موجة النبض: قمة الموجة المتقدمة P1، ذروة الموجة المنعكسة P2، وقمة الموجة ثنائية اللون P3.تعكس خصائص هذه النقاط المميزة الحالة الصحية لمرونة الشرايين والمقاومة المحيطية وانقباض البطين الأيسر المتعلق بنظام القلب والأوعية الدموية.تم الحصول على أشكال موجة النبض لامرأة تبلغ من العمر 25 عامًا في المواضع الأربعة المذكورة أعلاه وتسجيلها في اختبارنا.لاحظ أنه تمت ملاحظة النقاط المميزة الثلاثة (P1 إلى P3) على شكل موجة النبض عند مواضع الرقبة والمعصم وأطراف الأصابع، كما هو موضح في الشكل 4 (من C2 إلى E2).على النقيض من ذلك، ظهر فقط P1 وP3 على شكل موجة النبض عند موضع الكاحل، ولم يكن P2 موجودًا (الشكل 4F2).كانت هذه النتيجة ناجمة عن تراكب موجة الدم الواردة التي يخرجها البطين الأيسر والموجة المنعكسة من الأطراف السفلية (44).وقد أظهرت الدراسات السابقة أن P2 يظهر في أشكال موجية تقاس في الأطراف العلوية ولكن ليس في الكاحل (45، 46).وقد لاحظنا نتائج مماثلة في الأشكال الموجية المقاسة باستخدام TATSA، كما هو مبين في الشكل.S21، والذي يُظهر بيانات نموذجية من 80 مريضًا تمت دراستهم هنا.يمكننا أن نرى أن P2 لم يظهر في أشكال موجة النبض المقاسة في الكاحل، مما يدل على قدرة TATSA على اكتشاف الميزات الدقيقة داخل شكل الموجة.تشير نتائج قياس النبض هذه إلى أن نظام WMHMS الخاص بنا يمكنه الكشف بدقة عن خصائص موجة النبض للجزء العلوي والسفلي من الجسم وأنه متفوق على الأعمال الأخرى (41، 47).للإشارة أيضًا إلى أن TATSA الخاص بنا يمكن تطبيقه على نطاق واسع على مختلف الأعمار، قمنا بقياس أشكال موجية نبضية لـ 80 شخصًا في أعمار مختلفة، وأظهرنا بعض البيانات النموذجية، كما هو موضح في الشكل.S22.كما هو مبين في الشكل 4G، اخترنا ثلاثة مشاركين تتراوح أعمارهم بين 25 و45 و65 عامًا، وكانت النقاط المميزة الثلاث واضحة للمشاركين الشباب ومتوسطي العمر.وفقا للأدبيات الطبية (48)، فإن خصائص أشكال موجة النبض لدى معظم الأشخاص تتغير مع تقدمهم في السن، مثل اختفاء النقطة P2، والذي يحدث بسبب تحرك الموجة المنعكسة للأمام لتتراكب على الموجة المتقدمة من خلال انخفاض في مرونة الأوعية الدموية.تنعكس هذه الظاهرة أيضًا في الأشكال الموجية التي جمعناها، مما يؤكد أيضًا إمكانية تطبيق TATSA على مجموعات سكانية مختلفة.

لا يتأثر شكل موجة النبض بالحالة الفسيولوجية للفرد فحسب، بل أيضًا بظروف الاختبار.لذلك، قمنا بقياس إشارات النبض في ظل ضيق اتصال مختلف بين TATSA والجلد (الشكل S23) ومواضع الكشف المختلفة في موقع القياس (الشكل S24).يمكن العثور على أن TATSA يمكنها الحصول على أشكال موجية نبضية متسقة مع معلومات مفصلة حول الوعاء في منطقة كشف فعالة كبيرة في موقع القياس.بالإضافة إلى ذلك، هناك إشارات إخراج متميزة في ظل ضيق اتصال مختلف بين TATSA والجلد.بالإضافة إلى ذلك، فإن حركة الأفراد الذين يرتدون أجهزة الاستشعار من شأنها أن تؤثر على إشارات النبض.عندما يكون معصم الشخص في حالة ثابتة، فإن سعة شكل موجة النبض التي تم الحصول عليها تكون مستقرة (الشكل S25A)؛على العكس من ذلك، عندما يتحرك المعصم ببطء بزاوية من -70 درجة إلى 70 درجة خلال 30 ثانية، فإن سعة شكل موجة النبض سوف تتقلب (الشكل S25B).ومع ذلك، فإن محيط كل شكل موجي نبضي مرئي، ولا يزال من الممكن الحصول على معدل النبض بدقة.من الواضح، لتحقيق الحصول على موجة نبضية مستقرة في الحركة البشرية، هناك حاجة إلى مزيد من العمل بما في ذلك تصميم أجهزة الاستشعار ومعالجة الإشارات الخلفية.

علاوة على ذلك، لتحليل حالة نظام القلب والأوعية الدموية وتقييمها كميًا من خلال أشكال موجة النبض المكتسبة باستخدام TATSA، قدمنا ​​معلمتين للديناميكية الدموية وفقًا لمواصفات تقييم نظام القلب والأوعية الدموية، وهما مؤشر الزيادة (AIx) وسرعة موجة النبض. (PWV)، والتي تمثل مرونة الشرايين.كما هو مبين في الشكل 4H، تم استخدام شكل موجة النبض عند موضع معصم الرجل السليم البالغ من العمر 25 عامًا لتحليل AIx.وفقا للصيغة (القسم S1)، تم الحصول على AIx = 60%، وهي قيمة عادية.بعد ذلك، قمنا في نفس الوقت بجمع شكلين موجيين للنبض في مواضع الذراع والكاحل لهذا المشارك (يتم وصف الطريقة التفصيلية لقياس شكل موجة النبض في المواد والأساليب).وكما هو مبين في الشكل 4I، كانت النقاط المميزة لشكلي موجة النبض متميزة.ثم قمنا بحساب PWV وفقًا للصيغة (القسم S1).تم الحصول على PWV = 1363 سم/ثانية، وهي القيمة المميزة المتوقعة من ذكر بالغ سليم.من ناحية أخرى، يمكننا أن نرى أن قياسات AIx أو PWV لا تتأثر باختلاف سعة شكل موجة النبض، وأن قيم AIx في أجزاء الجسم المختلفة مختلفة.في دراستنا، تم استخدام شعاعي AIx.للتحقق من قابلية تطبيق WMHMS على أشخاص مختلفين، اخترنا 20 مشاركًا في المجموعة الصحية، و20 في مجموعة ارتفاع ضغط الدم (HTN)، و20 في مجموعة أمراض القلب التاجية (CHD) الذين تتراوح أعمارهم بين 50 إلى 59 عامًا، و20 في مجموعة أمراض القلب التاجية (CHD) مجموعة داء السكري (DM).قمنا بقياس موجات النبض الخاصة بهم وقارنا المعلمتين، AIx وPWV، كما هو موضح في الشكل 4J.يمكن العثور على أن قيم PWV لمجموعات HTN و CHD و DM كانت أقل مقارنة بقيم المجموعة الصحية ولها فرق إحصائي (PHTN ≪ 0.001 و PCHD ≪ 0.001 و PDM ≪ 0.001 ؛ تم حساب قيم P بواسطة t امتحان).وفي الوقت نفسه، كانت قيم AIx لمجموعتي HTN وCHD أقل مقارنة بالمجموعة السليمة ولها فرق إحصائي (PHTN <0.01، PCHD <0.001، وPDM <0.05).كان PWV وAIx للمشاركين الذين يعانون من أمراض القلب التاجية أو HTN أو DM أعلى من أولئك الموجودين في المجموعة السليمة.تظهر النتائج أن TATSA قادر على الحصول بدقة على شكل موجة النبض لحساب معلمة القلب والأوعية الدموية لتقييم الحالة الصحية للقلب والأوعية الدموية.في الختام، نظرًا لخصائصه اللاسلكية عالية الدقة والحساسية والراحة، يوفر نظام WMHMS المبني على TATSA بديلاً أكثر كفاءة للمراقبة في الوقت الفعلي من المعدات الطبية باهظة الثمن الحالية المستخدمة في المستشفيات.

وبصرف النظر عن موجة النبض، تعد معلومات الجهاز التنفسي أيضًا علامة حيوية أساسية للمساعدة في تقييم الحالة البدنية للفرد.تعد مراقبة التنفس بناءً على TATSA أكثر جاذبية من قياس النوم التقليدي لأنه يمكن دمجها بسلاسة في الملابس للحصول على راحة أفضل.تم تثبيت TATSA في حزام صدر مرن أبيض، وتم ربطه مباشرة بجسم الإنسان وتم تثبيته حول الصدر لمراقبة التنفس (الشكل 5A والفيلم S7).تشوه TATSA مع تمدد وانكماش القفص الصدري، مما أدى إلى خرج كهربائي.يتم التحقق من الشكل الموجي المكتسب في الشكل 5B.تتوافق الإشارة ذات التقلبات الكبيرة (سعة 1.8 فولت) والتغيرات الدورية (تردد 0.5 هرتز) مع حركة الجهاز التنفسي.تم تركيب إشارة التقلب الصغيرة نسبيًا على إشارة التقلب الكبيرة هذه، والتي كانت بمثابة إشارة نبض القلب.وفقًا لخصائص تردد إشارات التنفس ونبض القلب، استخدمنا مرشح تمرير منخفض بتردد 0.8 هرتز وفلتر تمرير نطاق بتردد 0.8 إلى 20 هرتز لفصل إشارات الجهاز التنفسي ونبضات القلب، على التوالي، كما هو مبين في الشكل 5C. .في هذه الحالة، تم الحصول على إشارات تنفسية ونبضية مستقرة مع معلومات فسيولوجية وفيرة (مثل معدل التنفس ومعدل ضربات القلب والنقاط المميزة لموجة النبض) في وقت واحد وبدقة عن طريق وضع TATSA الفردي على الصدر.

(أ) صورة توضح عرض TATSA الموضوع على الصدر لقياس الإشارة في الضغط المرتبط بالتنفس.(ب) مؤامرة الجهد والوقت لـ TATSA مثبتة على الصدر.(ج) تحلل الإشارة (ب) في نبضات القلب والشكل الموجي التنفسي.(د) صورة تظهر اثنين من TATSAs موضوعتين على البطن والمعصم لقياس التنفس والنبض، على التوالي، أثناء النوم.(E) إشارات الجهاز التنفسي والنبض لمشارك سليم.الموارد البشرية، معدل ضربات القلب.BPM، نبضة في الدقيقة.(F) إشارات الجهاز التنفسي والنبض لمشارك SAS.(G) إشارة الجهاز التنفسي وPTT لمشارك صحي.(ح) إشارة الجهاز التنفسي وPTT لمشارك SAS.(I) العلاقة بين مؤشر الإثارة PTT ومؤشر انقطاع التنفس ونقص التنفس (AHI).مصدر الصورة: وينجينج فان، جامعة تشونغتشينغ.

لإثبات أن جهاز الاستشعار الخاص بنا يمكنه مراقبة إشارات النبض والتنفس بدقة وموثوقية، أجرينا تجربة لمقارنة نتائج قياس إشارات النبض والتنفس بين أجهزة TATSAs الخاصة بنا والأداة الطبية القياسية (MHM-6000B)، كما هو موضح في الأفلام S8 وS9.في قياس موجة النبض، تم ارتداء المستشعر الكهروضوئي للأداة الطبية على إصبع السبابة الأيسر لفتاة صغيرة، وفي الوقت نفسه، تم ارتداء TATSA على سبابتها اليمنى.ومن خلال شكلي موجة النبض المكتسبة، يمكننا أن نرى أن معالمهما وتفاصيلهما كانت متطابقة، مما يشير إلى أن النبض المقاس بواسطة TATSA دقيق مثل النبض الذي يتم قياسه بواسطة الأداة الطبية.وفي قياس موجة التنفس، تم ربط خمسة أقطاب كهربائية لخمس مناطق في جسد شاب حسب التعليمات الطبية.في المقابل، تم ربط واحد فقط من TATSA بشكل مباشر بالجسم وتم تثبيته حول الصدر.من إشارات الجهاز التنفسي التي تم جمعها، يمكن ملاحظة أن اتجاه التباين ومعدل إشارة التنفس المكتشفة بواسطة TATSA الخاص بنا كان متسقًا مع ذلك بواسطة الأداة الطبية.أثبتت تجربتا المقارنة هاتان دقة وموثوقية وبساطة نظام الاستشعار لدينا لمراقبة إشارات النبض والجهاز التنفسي.

علاوة على ذلك، قمنا بتصنيع قطعة من الملابس الذكية وقمنا بخياطة اثنين من TATSAs في مواضع البطن والمعصم لمراقبة إشارات الجهاز التنفسي والنبض، على التوالي.على وجه التحديد، تم استخدام WMHMS ثنائي القناة المطور لالتقاط إشارات النبض والجهاز التنفسي في وقت واحد.من خلال هذا النظام، حصلنا على إشارات الجهاز التنفسي والنبض لرجل يبلغ من العمر 25 عامًا يرتدي ملابسنا الذكية أثناء النوم (الشكل 5D والفيلم S10) والجلوس (الشكل S26 والفيلم S11).يمكن نقل إشارات الجهاز التنفسي والنبض المكتسبة لاسلكيًا إلى تطبيق الهاتف المحمول.كما ذكرنا سابقًا، يتمتع TATSA بالقدرة على التقاط إشارات الجهاز التنفسي والنبض.هاتان الإشارتان الفسيولوجيتان هما أيضًا المعيار لتقدير SAS طبيًا.لذلك، يمكن أيضًا استخدام TATSA الخاص بنا لمراقبة وتقييم جودة النوم واضطرابات النوم ذات الصلة.كما هو مبين في الشكل 5 (E وF، على التوالي)، قمنا باستمرار بقياس النبض وأشكال الموجات التنفسية لاثنين من المشاركين، أحدهما سليم والمريض المصاب بـ SAS.بالنسبة للشخص الذي لا يعاني من انقطاع التنفس، ظلت معدلات التنفس والنبض المقاسة مستقرة عند 15 و70 على التوالي.بالنسبة للمريض المصاب بـ SAS، لوحظ انقطاع التنفس بشكل واضح لمدة 24 ثانية، وهو مؤشر على حدوث انسداد في الجهاز التنفسي، كما لوحظ زيادة طفيفة في معدل ضربات القلب بعد فترة من انقطاع التنفس بسبب تنظيم الجهاز العصبي (49).باختصار، يمكن تقييم حالة الجهاز التنفسي من خلال TATSA لدينا.

لمزيد من تقييم نوع SAS من خلال إشارات النبض والجهاز التنفسي، قمنا بتحليل وقت عبور النبض (PTT)، وهو مؤشر غير موسع يعكس التغيرات في مقاومة الأوعية الدموية الطرفية والضغط داخل الصدر (المحدد في القسم S1) لرجل سليم ومريض يعاني من ساس.بالنسبة للمشارك الأصحاء، ظل معدل التنفس دون تغيير، وكان PTT مستقرًا نسبيًا من 180 إلى 310 مللي ثانية (الشكل 5G).ومع ذلك، بالنسبة للمشارك في SAS، زاد PTT بشكل مستمر من 120 إلى 310 مللي ثانية أثناء انقطاع التنفس (الشكل 5H).وهكذا، تم تشخيص إصابة المشارك بمرض SAS الانسدادي (OSAS).إذا انخفض التغير في PTT أثناء انقطاع التنفس، فسيتم تحديد الحالة على أنها متلازمة انقطاع التنفس المركزي أثناء النوم (CSAS)، وإذا كان كلا هذين العرضين موجودين في وقت واحد، فسيتم تشخيصها على أنها متلازمة SAS مختلطة (MSAS).لتقييم مدى خطورة SAS، قمنا بتحليل الإشارات التي تم جمعها.يلعب مؤشر إثارة PTT، وهو عدد تنبيهات PTT في الساعة (يتم تعريف إثارة PTT على أنها انخفاض في PTT بمقدار ≥15 مللي ثانية يدوم لمدة ≥3 ثوانٍ)، دورًا حيويًا في تقييم درجة SAS.مؤشر انقطاع التنفس ونقص التنفس (AHI) هو معيار لتحديد درجة SAS (انقطاع التنفس هو توقف التنفس، ونقص التنفس هو التنفس الضحل للغاية أو انخفاض معدل التنفس بشكل غير طبيعي)، والذي يتم تعريفه على أنه عدد مرات انقطاع التنفس ونقص التنفس في كل مرة. ساعة أثناء النوم (تظهر العلاقة بين AHI ومعايير تصنيف OSAS في الجدول S2).للتحقيق في العلاقة بين AHI ومؤشر الإثارة PTT، تم اختيار الإشارات التنفسية لـ 20 مريضاً يعانون من SAS وتحليلها باستخدام TATSAs.كما هو مبين في الشكل 5I، يرتبط مؤشر إثارة PTT بشكل إيجابي مع AHI، حيث يتسبب انقطاع التنفس ونقص التنفس أثناء النوم في ارتفاع واضح وعابر لضغط الدم، مما يؤدي إلى انخفاض PTT.لذلك، يمكن لـ TATSA الخاص بنا الحصول على إشارات نبض وجهاز تنفسي مستقرة ودقيقة في وقت واحد، وبالتالي توفير معلومات فسيولوجية مهمة عن نظام القلب والأوعية الدموية وSAS لرصد وتقييم الأمراض ذات الصلة.

باختصار، قمنا بتطوير TATSA باستخدام غرزة سترة كاملة للكشف عن الإشارات الفسيولوجية المختلفة في وقت واحد.يتميز هذا المستشعر بحساسية عالية تبلغ 7.84 مللي فولت Pa−1، ووقت استجابة سريع يبلغ 20 مللي ثانية، وثبات عالي لأكثر من 100000 دورة، وعرض نطاق ترددي واسع للعمل.وعلى أساس TATSA، تم أيضًا تطوير نظام WMHMS لنقل المعلمات الفسيولوجية المقاسة إلى هاتف محمول.يمكن دمج TATSA في مواقع مختلفة من الملابس للتصميم الجمالي واستخدامه لمراقبة النبض وإشارات الجهاز التنفسي في الوقت الفعلي.يمكن تطبيق النظام للمساعدة في التمييز بين الأفراد الأصحاء وأولئك الذين يعانون من CAD أو SAS بسبب قدرته على التقاط معلومات مفصلة.قدمت هذه الدراسة نهجا مريحا وفعالا وسهل الاستخدام لقياس النبض البشري والتنفس، وهو ما يمثل تقدما في تطوير إلكترونيات النسيج القابلة للارتداء.

تم تمرير الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل متكرر عبر القالب وتمديده ليشكل أليافًا يبلغ قطرها 10 ميكرومتر.تم إدخال ألياف من الفولاذ المقاوم للصدأ مثل القطب الكهربائي في عدة قطع من خيوط تريلين التجارية ذات الطبقة الواحدة.

تم استخدام مولد الوظيفة (Stanford DS345) ومكبر الصوت (LabworkPa-13) لتوفير إشارة الضغط الجيبية.تم استخدام مستشعر القوة ثنائي المدى (Vernier Software & Technology LLC) لقياس الضغط الخارجي المطبق على TATSA.تم استخدام مقياس كهربائي لنظام Keithley (Keithley 6514) لمراقبة وتسجيل جهد الخرج والتيار في TATSA.

وفقًا لطريقة اختبار AATCC 135-2017، استخدمنا TATSA وما يكفي من الصابورة كحمولة 1.8 كجم ثم وضعناها في ماكينة غسيل تجارية (Labtex LBT-M6T) لإجراء دورات غسيل دقيقة في الغسالة.بعد ذلك، قمنا بملء ماكينة الغسيل بـ 18 جالونًا من الماء عند درجة حرارة 25 درجة مئوية وقمنا بضبط الغسالة على دورة الغسيل والوقت المحددين (سرعة التحريك، 119 تمريرة في الدقيقة؛ وقت الغسيل، 6 دقائق؛ سرعة الدوران النهائية، 430 دورة في الدقيقة؛ النهائي وقت الدوران، 3 دقائق).وأخيرًا، تم تعليق TATSA جافًا في هواء ساكن عند درجة حرارة الغرفة لا تزيد عن 26 درجة مئوية.

تم توجيه الأشخاص إلى الاستلقاء في وضع ضعيف على السرير.تم وضع TATSA على مواقع القياس.بمجرد أن يكون الأشخاص في وضع الاستلقاء القياسي، يحافظون على حالة استرخاء تام لمدة 5 إلى 10 دقائق.ثم بدأت إشارة النبض في القياس.

المواد التكميلية لهذه المقالة متاحة على https://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/11/eaay2840/DC1

الشكل: S9.نتيجة محاكاة لتوزيع القوة لـ TATSA تحت ضغوط مطبقة عند 0.2 كيلو باسكال باستخدام برنامج COMSOL.

الشكل S10.نتائج محاكاة توزيع القوة لوحدة الاتصال تحت الضغوط المطبقة عند 0.2 و 2 كيلو باسكال على التوالي.

الشكل: S11.الرسوم التوضيحية التخطيطية الكاملة لنقل الشحنة لوحدة الاتصال في ظل ظروف الدائرة القصيرة.

الشكل: S13.جهد الخرج المستمر والتيار لـ TATSA استجابة للضغط الخارجي المطبق بشكل مستمر في دورة القياس.

الشكل: S14.استجابة الجهد لأعداد مختلفة من وحدات الحلقة في نفس منطقة النسيج عند الحفاظ على رقم الحلقة في اتجاه الويل دون تغيير.

الشكل: S15.مقارنة بين أداء الخرج لمستشعري النسيج باستخدام غرزة الكارديجان الكاملة و الغرزة العادية.

الشكل: S16.مؤامرات توضح استجابات التردد عند الضغط الديناميكي البالغ 1 كيلو باسكال وتردد إدخال الضغط 3 و 5 و 7 و 9 و 10 و 11 و 13 و 15 و 18 و 20 هرتز.

الشكل: S25.الفولتية الناتجة من أجهزة الاستشعار عندما كان الموضوع في ظروف ثابتة وحركية.

الشكل: S26.صورة توضح أجهزة TATSA الموضوعة على البطن والمعصم في وقت واحد لقياس التنفس والنبض، على التوالي.

هذه مقالة ذات وصول مفتوح يتم توزيعها بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution-NonCommercial، الذي يسمح بالاستخدام والتوزيع وإعادة الإنتاج في أي وسيط، طالما أن الاستخدام الناتج ليس من أجل ميزة تجارية وبشرط أن يكون العمل الأصلي سليمًا. استشهد.

ملاحظة: نحن نطلب عنوان بريدك الإلكتروني فقط حتى يعرف الشخص الذي توصي الصفحة له أنك تريد أن يراها، وأنها ليست بريدًا غير هام.نحن لا نلتقط أي عنوان بريد إلكتروني.

بقلم وينجينغ فان، تشيانغ هي، كيو مينغ، شولونغ تان، زيهاو تشو، غاوكيانغ تشانغ، جين يانغ، تشونغ لين وانغ

تم تطوير مستشعر للمنسوجات بالكامل مزود بكهرباء احتكاكية يتميز بحساسية الضغط العالي والراحة لمراقبة الصحة.

بقلم وينجينغ فان، تشيانغ هي، كيو مينغ، شولونغ تان، زيهاو تشو، غاوكيانغ تشانغ، جين يانغ، تشونغ لين وانغ

تم تطوير مستشعر للمنسوجات بالكامل مزود بكهرباء احتكاكية يتميز بحساسية الضغط العالي والراحة لمراقبة الصحة.

© 2020 الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم.كل الحقوق محفوظة.AAAS هي شريك لـ HINARI، وAGORA، وOARE، وCHORUS، وCLOCKSS، وCrossRef، وCOUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548.