منسوجات آرایه سنسور قابل شستشو با ماشین برای نظارت دقیق سیگنال فیزیولوژیکی اپیدرم

لوازم الکترونیکی نساجی پوشیدنی برای تحقق مدیریت سلامت شخصی بسیار مطلوب است.با این حال، اکثر وسایل الکترونیکی نساجی گزارش‌شده می‌توانند به صورت دوره‌ای یک سیگنال فیزیولوژیکی را هدف قرار دهند یا جزئیات صریح سیگنال‌ها را از دست بدهند که منجر به ارزیابی سلامت نسبی می‌شود.علاوه بر این، منسوجات با ویژگی و راحتی عالی هنوز یک چالش باقی مانده است.در اینجا، ما یک آرایه حسگر تمام نساجی تریبوالکتریک با حساسیت فشار بالا و راحتی را گزارش می‌کنیم.حساسیت فشار (7.84 میلی ولت Pa-1)، زمان پاسخ سریع (20 میلی ثانیه)، پایداری (بیش از 100000 سیکل)، پهنای باند فرکانس کاری گسترده (تا 20 هرتز) و قابلیت شستشو در ماشین (بیش از 40 شستشو) را نشان می دهد.TATSA های ساخته شده به قسمت های مختلف لباس دوخته شدند تا امواج پالس شریانی و سیگنال های تنفسی را به طور همزمان بررسی کنند.ما بیشتر یک سیستم نظارت بر سلامت را برای ارزیابی طولانی‌مدت و غیرتهاجمی بیماری‌های قلبی عروقی و سندرم آپنه خواب ایجاد کردیم، که پیشرفت بزرگی را برای تجزیه و تحلیل کمی برخی از بیماری‌های مزمن نشان می‌دهد.

لوازم الکترونیکی پوشیدنی به دلیل کاربردهای امیدوارکننده در پزشکی شخصی، فرصتی شگفت‌انگیز است.آنها می توانند وضعیت سلامتی فرد را به صورت مستمر، هم زمان و غیرتهاجمی کنترل کنند (1-11).نبض و تنفس، به عنوان دو جزء ضروری علائم حیاتی، می توانند هم ارزیابی دقیقی از وضعیت فیزیولوژیکی و هم بینش قابل توجهی در مورد تشخیص و پیش آگهی بیماری های مرتبط ارائه دهند (12-21).تا به امروز، بیشتر وسایل الکترونیکی پوشیدنی برای تشخیص سیگنال‌های فیزیولوژیکی ظریف بر اساس لایه‌های بسیار نازک مانند پلی اتیلن ترفتالات، پلی دی متیل سیلوکسان، پلی‌آمید، شیشه و سیلیکون هستند (22-26).اشکال این بسترها برای استفاده بر روی پوست در فرمت های مسطح و سفت آنها نهفته است.در نتیجه، نوارها، نوارهای چسب، یا سایر وسایل مکانیکی برای ایجاد یک تماس فشرده بین لوازم الکترونیکی پوشیدنی و پوست انسان مورد نیاز است، که می‌تواند باعث تحریک و ناراحتی در طول دوره‌های طولانی استفاده شود (27، 28).علاوه بر این، این بسترها نفوذپذیری هوا ضعیفی دارند و در نتیجه هنگام استفاده برای نظارت طولانی مدت و مداوم سلامت، ناراحتی ایجاد می کنند.منسوجات هوشمند برای کاهش موارد ذکر شده در مراقبت های بهداشتی، به ویژه در استفاده روزانه، راه حل قابل اعتمادی را ارائه می دهند.این منسوجات دارای ویژگی های نرمی، وزن سبک و قابلیت تنفس و در نتیجه پتانسیل برای تحقق راحتی در وسایل الکترونیکی پوشیدنی هستند.در سال‌های اخیر، تلاش‌های فشرده‌ای به توسعه سیستم‌های مبتنی بر نساجی در حسگرهای حساس، برداشت انرژی و ذخیره‌سازی اختصاص یافته است (29-39).به طور خاص، تحقیقات موفقی در مورد فیبر نوری، پیزوالکتریک و منسوجات هوشمند مبتنی بر مقاومت مورد استفاده در نظارت بر سیگنال‌های پالس و تنفسی گزارش شده است (40-43).با این حال، این منسوجات هوشمند معمولاً دارای حساسیت کم و یک پارامتر نظارتی واحد هستند و نمی‌توانند در مقیاس بزرگ تولید شوند (جدول S1).در مورد اندازه گیری پالس، به دلیل نوسانات ضعیف و سریع پالس (مثلاً نقاط مشخصه آن) به سختی می توان اطلاعات دقیق را به دست آورد و بنابراین، حساسیت بالا و عملکرد پاسخ فرکانسی مناسب مورد نیاز است.

در این مطالعه، ما یک آرایه حسگر تمام نساجی تریبوالکتریک (TATSA) با حساسیت بالا برای گرفتن فشار ظریف اپیدرمی را معرفی می‌کنیم که با نخ‌های رسانا و نایلون در یک دوخت ژاکت کش باف پشمی کامل بافته شده است.TATSA می تواند حساسیت فشار بالا (7.84 میلی ولت Pa-1)، زمان پاسخ سریع (20 میلی ثانیه)، پایداری (بیش از 100000 چرخه)، پهنای باند فرکانس کاری گسترده (تا 20 هرتز) و قابلیت شستشو در ماشین (بیش از 40 شستشو) را ارائه دهد.این می تواند به راحتی خود را در لباس ها با احتیاط، راحتی و جذابیت زیبایی ادغام کند.نکته قابل توجه، TATSA ما می‌تواند مستقیماً در محل‌های مختلف پارچه که با امواج پالس در موقعیت‌های گردن، مچ، نوک انگشت و مچ پا و امواج تنفسی در شکم و قفسه سینه مطابقت دارد، ترکیب شود.برای ارزیابی عملکرد عالی TATSA در زمان واقعی و نظارت از راه دور سلامت، ما یک سیستم نظارت بر سلامت شخصی‌سازی شده را توسعه می‌دهیم تا به طور مداوم سیگنال‌های فیزیولوژیکی را برای تجزیه و تحلیل بیماری‌های قلبی عروقی (CAD) و ارزیابی سندرم آپنه خواب (SAS) به دست آوریم و ذخیره کنیم. ).

همانطور که در شکل 1A نشان داده شده است، دو TATSA به کاف و سینه یک پیراهن دوخته شدند تا نظارت پویا و همزمان سیگنال‌های پالس و تنفسی را به ترتیب فعال کنند.این سیگنال های فیزیولوژیکی به صورت بی سیم به برنامه ترمینال هوشمند تلفن همراه (APP) برای تجزیه و تحلیل بیشتر وضعیت سلامتی منتقل شدند.شکل 1B دوخت TATSA را در یک تکه پارچه نشان می دهد و قسمت داخلی نمای بزرگ شده TATSA را نشان می دهد که با استفاده از نخ رسانای مشخصه و نخ نایلون تجاری با هم در یک دوخت ژاکت کش باف پشمی کامل بافته شده است.در مقایسه با دوخت ساده اصلی، رایج‌ترین و اساسی‌ترین روش بافتنی، دوخت ژاکت کش باف پشمی کامل انتخاب شد، زیرا تماس بین سر حلقه نخ رسانا و سر کوک تاک مجاور نخ نایلونی (شکل S1) یک سطح است. به جای یک تماس نقطه ای، منجر به یک منطقه عمل بزرگتر برای اثر تریبوالکتریک بالا می شود.برای تهیه نخ رسانا، فولاد ضد زنگ را به عنوان الیاف هسته ثابت انتخاب کردیم و چندین تکه نخ تریلن یک لایه در اطراف الیاف هسته پیچ خورده و به یک نخ رسانا به قطر 0.2 میلی متر (شکل S2) تبدیل شد. هم سطح الکتریسیته و هم الکترود رسانا.نخ نایلونی که قطری معادل 0.15 میلی‌متر داشت و به عنوان سطح برق‌رسانی دیگر عمل می‌کرد، نیروی کششی قوی داشت زیرا توسط نخ‌های غیرقابل محاسبه پیچ خورده بود (شکل S3).شکل 1 (به ترتیب C و D) عکس هایی از نخ رسانا و نخ نایلون ساخته شده را نشان می دهد.لایه ها تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مربوطه خود را نشان می دهند که یک مقطع معمولی از نخ رسانا و سطح نخ نایلون را نشان می دهد.استحکام کششی بالای نخ‌های رسانا و نایلون، توانایی بافت آن‌ها را در ماشین‌های صنعتی برای حفظ عملکرد یکنواخت همه حسگرها تضمین می‌کند.همانطور که در شکل 1 E نشان داده شده است، نخ‌های رسانا، نخ‌های نایلونی و نخ‌های معمولی روی مخروط‌های مربوطه خود پیچیدند، که سپس روی دستگاه بافندگی کامپیوتری صنعتی برای بافندگی خودکار بارگذاری شدند (فیلم S1).همانطور که در شکل نشان داده شده است.S4، چندین TATSA با پارچه معمولی با استفاده از دستگاه صنعتی به هم گره خوردند.یک TATSA منفرد با ضخامت 0.85 میلی متر و وزن 0.28 گرم می تواند از کل ساختار برای استفاده فردی طراحی شود و سازگاری عالی خود را با سایر پارچه ها نشان می دهد.علاوه بر این، TATSA ها را می توان در رنگ های مختلف طراحی کرد تا نیازهای زیبایی شناختی و مد روز را برآورده کند، زیرا نخ های نایلونی متنوعی دارند (شکل 1F و شکل S5).TATSAهای ساخته شده دارای نرمی عالی و ظرفیت مقاومت در برابر خمش یا تغییر شکل شدید هستند (شکل S6).شکل 1G نشان می دهد که TATSA به طور مستقیم به شکم و سرآستین یک ژاکت دوخته شده است.روند بافتن ژاکت در شکل نشان داده شده است.S7 و فیلم S2.جزئیات قسمت جلویی و پشتی TATSA کشیده شده در موقعیت شکم در شکل نشان داده شده است.S8 (به ترتیب A و B) و موقعیت نخ رسانا و نخ نایلون در شکل نشان داده شده است.S8C.در اینجا می توان مشاهده کرد که TATSA را می توان به طور یکپارچه در پارچه های معمولی برای ظاهری محتاطانه و هوشمند جاسازی کرد.

(الف) دو TATSA در یک پیراهن برای نظارت بر سیگنال‌های پالس و تنفسی در زمان واقعی یکپارچه شده‌اند.(ب) تصویر شماتیک از ترکیب TATSA و لباس.قسمت داخلی نمای بزرگ شده سنسور را نشان می دهد.(C) عکس از نخ رسانا (نوار مقیاس، 4 سانتی متر).قسمت داخلی تصویر SEM از سطح مقطع نخ رسانا (نوار مقیاس، 100 میکرومتر) است که از فولاد ضد زنگ و نخ های تریلن تشکیل شده است.(د) عکس از نخ نایلون (نوار مقیاس، 4 سانتی متر).قسمت داخلی تصویر SEM از سطح نخ نایلونی است (نوار مقیاس، 100 میکرومتر).(E) تصویر ماشین بافندگی تخت کامپیوتری که بافت خودکار TATSA ها را انجام می دهد.(F) عکس TATSA در رنگ های مختلف (نوار مقیاس، 2 سانتی متر).قسمت داخلی TATSA پیچ خورده است که نرمی عالی آن را نشان می دهد.(ز) عکس دو TATSA که به طور کامل و بدون درز به یک ژاکت دوخته شده اند.اعتبار عکس: فن ونجینگ، دانشگاه چونگ کینگ.

برای تجزیه و تحلیل مکانیسم کار TATSA، از جمله خواص مکانیکی و الکتریکی آن، ما یک مدل بافتنی هندسی از TATSA، همانطور که در شکل 2A نشان داده شده است، ساختیم.با استفاده از کوک کامل ژاکت کش باف پشمی، نخ‌های رسانا و نایلون به شکل واحدهای حلقه در جهت و جهت ویل به هم متصل می‌شوند.یک ساختار تک حلقه ای (شکل S1) از یک سر حلقه، بازوی حلقه، قسمت متقاطع دنده، بازوی تاک stitch و سر تاک stitch تشکیل شده است.دو شکل از سطح تماس بین دو نخ مختلف را می توان یافت: (1) سطح تماس بین سر حلقه نخ رسانا و سر کوک تاک نخ نایلونی و (2) سطح تماس بین سر حلقه نخ نخ نایلونی و سر دوخت نخ رسانا.

(الف) TATSA با دو طرف جلو، راست و بالای حلقه‌های بافتنی.(ب) نتیجه شبیه سازی توزیع نیرو یک TATSA تحت فشار اعمال شده 2 کیلو پاسکال با استفاده از نرم افزار COMSOL.(C) تصاویر شماتیک از انتقال شارژ یک واحد تماس تحت شرایط اتصال کوتاه.(د) نتایج شبیه سازی توزیع بار یک واحد تماس تحت شرایط مدار باز با استفاده از نرم افزار COMSOL.

اصل کار TATSA را می توان در دو جنبه توضیح داد: تحریک نیروی خارجی و بار القایی آن.برای درک مستقیم توزیع تنش در پاسخ به محرک نیروی خارجی، از تحلیل المان محدود با استفاده از نرم افزار COMSOL در نیروهای خارجی مختلف 2 و 0.2 کیلو پاسکال استفاده کردیم، همانطور که به ترتیب در شکل 2B و شکل نشان داده شده است.S9.تنش روی سطوح تماس دو نخ ظاهر می شود.همانطور که در شکل نشان داده شده است.S10، ما دو واحد حلقه را برای روشن کردن توزیع تنش در نظر گرفتیم.در مقایسه توزیع تنش تحت دو نیروی خارجی متفاوت، تنش روی سطوح نخ‌های رسانا و نایلون با افزایش نیروی خارجی افزایش می‌یابد و در نتیجه تماس و اکستروژن بین دو نخ ایجاد می‌شود.هنگامی که نیروی خارجی آزاد شد، دو نخ جدا شده و از یکدیگر دور می شوند.

حرکات جداسازی تماسی بین نخ رسانا و نخ نایلون باعث انتقال بار می شود که به ارتباط تریبوالکتریفیکاسیون و القای الکترواستاتیک نسبت داده می شود.برای روشن شدن فرآیند تولید الکتریسیته، ما سطح مقطع ناحیه ای را که دو نخ با یکدیگر تماس دارند، تجزیه و تحلیل می کنیم (شکل 2C1).همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است (به ترتیب C2 و C3)، هنگامی که TATSA توسط نیروی خارجی تحریک می شود و دو نخ با یکدیگر تماس می گیرند، الکتریسیته در سطح نخ های رسانا و نایلون رخ می دهد و بارهای معادل با مخالف وجود دارد. قطبیت ها روی سطح دو نخ ایجاد می شود.پس از جدا شدن دو نخ، بارهای مثبت در فولاد ضد زنگ داخلی به دلیل اثر القای الکترواستاتیک ایجاد می شود.شماتیک کامل در شکل نشان داده شده است.S11.برای به دست آوردن درک کمی بیشتر از فرآیند تولید برق، توزیع پتانسیل TATSA را با استفاده از نرم افزار COMSOL شبیه سازی کردیم (شکل 2D).هنگامی که دو ماده در تماس هستند، بار عمدتاً روی مواد اصطکاکی جمع می‌شود و تنها مقدار کمی بار القایی روی الکترود وجود دارد که در نتیجه پتانسیل کمی ایجاد می‌شود (شکل 2D، پایین).هنگامی که دو ماده از هم جدا می شوند (شکل 2D، بالا)، بار القایی روی الکترود به دلیل اختلاف پتانسیل افزایش می یابد، و پتانسیل مربوطه افزایش می یابد، که مطابقت خوبی را بین نتایج به دست آمده از آزمایش ها و نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد. .علاوه بر این، از آنجایی که الکترود رسانای TATSA در نخ های تریلن پیچیده شده است و پوست با هر دو ماده اصطکاکی در تماس است، بنابراین، زمانی که TATSA مستقیماً به پوست پوشیده می شود، بار به نیروی خارجی بستگی دارد و نخواهد داشت. توسط پوست ضعیف شود

برای مشخص کردن عملکرد TATSA خود در جنبه‌های مختلف، ما یک سیستم اندازه‌گیری حاوی یک ژنراتور تابع، تقویت‌کننده توان، لرزاننده الکترودینامیکی، گیج نیرو، الکترومتر و کامپیوتر ارائه کردیم (شکل S12).این سیستم فشار دینامیکی خارجی تا 7 کیلو پاسکال تولید می کند.در آزمایش، TATSA روی یک ورق پلاستیکی صاف در حالت آزاد قرار داده شد و سیگنال های الکتریکی خروجی توسط الکترومتر ثبت می شود.

مشخصات نخ های رسانا و نایلون بر عملکرد خروجی TATSA تأثیر می گذارد زیرا سطح تماس و ظرفیت درک فشار خارجی را تعیین می کند.برای بررسی این موضوع، سه سایز از دو نخ را به ترتیب ساختیم: نخ رسانا با سایزهای 150D/3، 210D/3، و 250D/3 و نخ نایلون با سایزهای 150D/6، 210D/6، و 250D. /6 (D، دنیر؛ یک واحد اندازه گیری که برای تعیین ضخامت الیاف نخ های جداگانه استفاده می شود؛ پارچه هایی با تعداد دنیر بالا تمایل به ضخیم دارند).سپس این دو نخ را با سایزهای مختلف انتخاب کردیم تا به صورت سنسور ببافیم و ابعاد تاتسا 3 سانتی متر در 3 سانتی متر با عدد حلقه 16 در جهت ویل و 10 در جهت کورس حفظ شد.بنابراین، سنسورهایی با 9 الگوی بافتنی به دست آمد.حسگر نخ رسانا با سایز 150D/3 و نخ نایلون با سایز 150D/6 نازک ترین و حسگر نخ رسانا با سایز 250D/3 و نخ نایلون با سایز 250D/ 6 ضخیم ترین بود.همانطور که در شکل 3A نشان داده شده است، تحت یک تحریک مکانیکی 0.1 تا 7 کیلو پاسکال، خروجی های الکتریکی برای این الگوها به طور سیستماتیک بررسی و آزمایش شدند.ولتاژ خروجی نه TATSA با افزایش فشار اعمال شده از 0.1 به 4 کیلو پاسکال افزایش یافت.به طور خاص، از بین تمام الگوهای بافندگی، مشخصات نخ رسانا 210D/3 و نخ نایلون 210D/6 بالاترین خروجی الکتریکی را ارائه کردند و بالاترین حساسیت را نشان دادند.ولتاژ خروجی با افزایش ضخامت TATSA (به دلیل سطح تماس کافی) روند افزایشی نشان داد تا زمانی که TATSA با استفاده از نخ رسانا 210D/3 و نخ نایلون 210D/6 گره خورد.از آنجایی که افزایش بیشتر ضخامت منجر به جذب فشار خارجی توسط نخ ها می شود، ولتاژ خروجی به همین ترتیب کاهش می یابد.علاوه بر این، اشاره شده است که در منطقه کم فشار (<4 کیلو پاسکال)، یک تغییر خطی خوب در ولتاژ خروجی با فشار، حساسیت فشاری 7.84 میلی ولت Pa-1 را ایجاد می کند.در منطقه پرفشار (> 4 کیلو پاسکال)، حساسیت فشار کمتر 0.31 میلی ولت Pa-1 به دلیل اشباع منطقه اصطکاک موثر، به طور تجربی مشاهده شد.حساسیت فشار مشابهی در طول فرآیند مخالف اعمال نیرو نشان داده شد.پروفیل های زمانی بتنی ولتاژ و جریان خروجی تحت فشارهای مختلف در شکل 1 ارائه شده است.S13 (به ترتیب A و B).

(الف) ولتاژ خروجی تحت نه الگوی بافتنی نخ رسانا (150D/3، 210D/3، و 250D/3) همراه با نخ نایلونی (150D/6، 210D/6، و 250D/6).(ب) پاسخ ولتاژ به تعداد مختلفی از واحدهای حلقه در همان ناحیه پارچه زمانی که عدد حلقه را در جهت ویل بدون تغییر نگه می‌دارید.(C) نمودارهایی که پاسخ‌های فرکانس را تحت فشار دینامیکی 1 کیلو پاسکال و فرکانس ورودی فشار 1 هرتز نشان می‌دهند.(د) ولتاژهای مختلف خروجی و جریان تحت فرکانس های 1، 5، 10 و 20 هرتز.(E) تست دوام یک TATSA تحت فشار 1 کیلو پاسکال.(F) مشخصات خروجی TATSA پس از شستشوی 20 و 40 بار.

حساسیت و ولتاژ خروجی نیز تحت تأثیر چگالی بخیه TATSA قرار گرفت که با تعداد کل حلقه‌ها در یک ناحیه اندازه‌گیری شده از پارچه تعیین شد.افزایش تراکم دوخت منجر به فشردگی بیشتر ساختار پارچه می شود.شکل 3B عملکرد خروجی را تحت اعداد حلقه های مختلف در ناحیه نساجی 3 سانتی متر در 3 سانتی متر نشان می دهد، و قسمت داخلی ساختار یک واحد حلقه را نشان می دهد (عدد حلقه را در جهت مسیر 10 نگه داشتیم، و عدد حلقه را در جهت وال 12، 14، 16، 18، 20، 22، 24 و 26 بود).با افزایش تعداد حلقه، ولتاژ خروجی ابتدا به دلیل افزایش سطح تماس، روند افزایشی را نشان داد تا به حداکثر پیک ولتاژ خروجی 7.5 ولت با عدد حلقه 180 رسید. پس از این نقطه، ولتاژ خروجی روند کاهشی را دنبال کرد زیرا TATSA سفت شد و دو نخ فضای جداسازی تماس کاهش یافت.برای بررسی اینکه در کدام جهت چگالی تاثیر زیادی بر خروجی دارد، عدد حلقه TATSA را در جهت Wale روی 18 نگه داشتیم و عدد حلقه در جهت مسیر را 7، 8، 9، 10 تنظیم کردیم. 11، 12، 13 و 14. ولتاژهای خروجی مربوطه در شکل نشان داده شده است.S14.در مقایسه، می‌توانیم ببینیم که چگالی در جهت مسیر تأثیر بیشتری بر ولتاژ خروجی دارد.در نتیجه، الگوی بافندگی نخ رسانای 210D/3 و نخ نایلونی 210D/6 و 180 واحد حلقه برای بافتن TATSA پس از ارزیابی‌های جامع ویژگی‌های خروجی انتخاب شد.علاوه بر این، سیگنال‌های خروجی دو حسگر نساجی را با استفاده از دوخت ژاکت کش باف پشمی کامل و دوخت ساده مقایسه کردیم.همانطور که در شکل نشان داده شده است.S15، خروجی الکتریکی و حساسیت با استفاده از دوخت کامل ژاکت کش باف پشمی بسیار بالاتر از دوخت ساده است.

زمان پاسخ برای نظارت بر سیگنال های زمان واقعی اندازه گیری شد.برای بررسی زمان پاسخ سنسور ما به نیروهای خارجی، سیگنال‌های ولتاژ خروجی را با ورودی‌های فشار دینامیکی در فرکانس 1 تا 20 هرتز مقایسه کردیم (به ترتیب شکل 3C و شکل S16).شکل موج ولتاژ خروجی تقریباً با امواج فشار سینوسی ورودی تحت فشار 1 کیلو پاسکال یکسان بود و شکل موج های خروجی دارای زمان پاسخ سریع (حدود 20 میلی ثانیه) بودند.این هیسترزیس ممکن است به دلیل عدم بازگشت ساختار الاستیک به حالت اولیه در اسرع وقت پس از دریافت نیروی خارجی باشد.با این وجود، این هیسترزیس کوچک برای نظارت در زمان واقعی قابل قبول است.برای بدست آوردن فشار دینامیکی با محدوده فرکانسی معین، پاسخ فرکانسی مناسب TATSA انتظار می رود.بنابراین، مشخصه فرکانس TATSA نیز مورد آزمایش قرار گرفت.با افزایش فرکانس مهیج خارجی، دامنه ولتاژ خروجی تقریباً بدون تغییر باقی می ماند، در حالی که دامنه جریان افزایش می یابد زمانی که فرکانس ضربه از 1 تا 20 هرتز تغییر می کند (شکل 3D).

برای ارزیابی تکرارپذیری، پایداری و دوام TATSA، ما پاسخ‌های ولتاژ و جریان خروجی را به چرخه‌های بارگذاری-تخلیه فشار آزمایش کردیم.فشار 1 کیلو پاسکال با فرکانس 5 هرتز به سنسور اعمال شد.ولتاژ و جریان پیک به پیک پس از 100000 چرخه بارگذاری-تخلیه ثبت شد (به ترتیب شکل 3E و شکل S17).نماهای بزرگ شده ولتاژ و شکل موج جریان در قسمت داخلی شکل 3E و شکل نشان داده شده است.S17 به ترتیب.نتایج تکرار قابل توجه، پایداری و دوام TATSA را نشان می دهد.قابلیت شستشو نیز یک معیار ضروری ارزیابی TATSA به عنوان یک دستگاه تمام نساجی است.برای ارزیابی توانایی شستشو، ما ولتاژ خروجی سنسور را پس از شستشوی ماشینی TATSA مطابق با روش آزمایش 135-2017 انجمن شیمی‌دانان و رنگ‌سازان نساجی آمریکا (AATCC) آزمایش کردیم.روش دقیق شستشو در مواد و روش ها توضیح داده شده است.همانطور که در شکل 3F نشان داده شده است، خروجی های الکتریکی پس از شستشوی 20 بار و 40 بار ثبت شد که نشان داد هیچ تغییر مشخصی در ولتاژ خروجی در طول آزمایش های شستشو وجود ندارد.این نتایج قابلیت شستشوی قابل توجه TATSA را تأیید می کند.به عنوان یک سنسور پارچه پوشیدنی، ما همچنین عملکرد خروجی را زمانی که TATSA در شرایط کششی (شکل S18)، پیچ خورده (شکل S19) و رطوبت متفاوت (شکل S20) قرار داشت، بررسی کردیم.

بر اساس مزایای متعدد TATSA که در بالا نشان داده شد، ما یک سیستم نظارت بر سلامت موبایل بی سیم (WMHMS) را توسعه دادیم که قابلیت دریافت مداوم سیگنال های فیزیولوژیکی و سپس ارائه توصیه های حرفه ای به بیمار را دارد.شکل 4A نمودار طرح WMHMS بر اساس TATSA را نشان می دهد.این سیستم دارای چهار جزء است: TATSA برای به دست آوردن سیگنال های فیزیولوژیکی آنالوگ، مدار تهویه آنالوگ با فیلتر پایین گذر (MAX7427) و تقویت کننده (MAX4465) برای اطمینان از جزئیات کافی و هماهنگی عالی سیگنال ها، آنالوگ به دیجیتال. مبدل مبتنی بر یک واحد میکروکنترلر برای جمع آوری و تبدیل سیگنال های آنالوگ به سیگنال های دیجیتال و یک ماژول بلوتوث (تراشه بلوتوث کم مصرف CC2640) برای انتقال سیگنال دیجیتال به برنامه ترمینال تلفن همراه (APP؛ Huawei Honor 9).در این مطالعه، همانطور که در شکل 4B نشان داده شده است، ما TATSA را به صورت یکپارچه به صورت توری، مچ بند، پایه انگشتی و جوراب دوختیم.

(الف) تصویر WMHMS.(ب) عکس‌هایی از TATSA که به ترتیب به مچ بند، بند انگشتی، جوراب و بند سینه دوخته شده‌اند.اندازه گیری نبض در (C1) گردن، (D1) مچ دست، (E1) نوک انگشت و (F1) مچ پا.شکل موج نبض در گردن (C2)، (D2) مچ دست، (E2) نوک انگشت و (F2) مچ پا.(ز) شکل موج پالس در سنین مختلف.(H) تجزیه و تحلیل یک موج تک پالس.شاخص تقویت شعاعی (AIx) به عنوان AIx (%) = P2/P1 تعریف می شود.P1 اوج موج پیشروی است و P2 اوج موج بازتابی است.(I) چرخه نبض بازویی و مچ پا.سرعت موج پالس (PWV) به صورت PWV = D/∆T تعریف می شود.D فاصله بین مچ پا و بازویی است.∆T تاخیر زمانی بین پیک امواج نبض مچ پا و بازویی است.PTT، زمان انتقال پالس.(J) مقایسه AIx و PWV مچ پا بازویی (BAPWV) بین افراد سالم و CAD.*P <0.01، **P <0.001، و ***P <0.05.HTN، فشار خون بالا؛CHD، بیماری عروق کرونر قلب؛DM، دیابت شیرین.اعتبار عکس: جین یانگ، دانشگاه چونگ کینگ.

برای نظارت بر سیگنال‌های پالس قسمت‌های مختلف بدن انسان، تزئینات فوق‌الذکر را با TATSA به موقعیت‌های مربوطه متصل کردیم: گردن (شکل 4C1)، مچ دست (شکل 4D1)، نوک انگشت (شکل 4E1) و مچ پا (شکل 4F1). ، همانطور که در فیلم های S3 تا S6 توضیح داده شده است.در پزشکی، سه نقطه مشخصه قابل توجه در موج پالس وجود دارد: اوج موج پیشروی P1، اوج موج منعکس شده P2، و اوج موج دیکروتیک P3.ویژگی های این نقاط ویژگی منعکس کننده وضعیت سلامتی کشش شریانی، مقاومت محیطی و انقباض بطن چپ مربوط به سیستم قلبی عروقی است.شکل موج پالس یک زن 25 ساله در چهار موقعیت فوق در تست ما به دست آمد و ثبت شد.توجه داشته باشید که سه نقطه مشخصه قابل تشخیص (P1 تا P3) در شکل موج پالس در موقعیت های گردن، مچ دست و نوک انگشت مشاهده شد، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است (C2 تا E2).در مقابل، تنها P1 و P3 در شکل موج پالس در موقعیت مچ پا ظاهر شدند و P2 وجود نداشت (شکل 4F2).این نتیجه ناشی از برهم نهی موج خون ورودی خارج شده توسط بطن چپ و موج منعکس شده از اندام تحتانی بود (44).مطالعات قبلی نشان داده‌اند که P2 در شکل موج‌هایی که در اندام‌های فوقانی اندازه‌گیری می‌شود اما در مچ پا نشان داده نمی‌شود (45، 46).همانطور که در شکل نشان داده شده است، نتایج مشابهی را در شکل موج های اندازه گیری شده با TATSA مشاهده کردیم.S21، که داده های معمولی از جمعیت 80 بیمار مورد مطالعه در اینجا را نشان می دهد.می‌توانیم ببینیم که P2 در این شکل‌های موج پالسی اندازه‌گیری‌شده در مچ پا ظاهر نمی‌شود، که نشان‌دهنده توانایی TATSA برای تشخیص ویژگی‌های ظریف در شکل موج است.این نتایج اندازه‌گیری پالس نشان می‌دهد که WMHMS ما می‌تواند به طور دقیق ویژگی‌های موج پالس بالا و پایین بدن را آشکار کند و نسبت به کارهای دیگر برتری دارد (41، 47).برای نشان دادن بیشتر اینکه TATSA ما می تواند به طور گسترده در سنین مختلف اعمال شود، شکل موج پالس 80 نفر را در سنین مختلف اندازه گیری کردیم و برخی از داده های معمولی را نشان دادیم، همانطور که در شکل نشان داده شده است.S22.همانطور که در شکل 4G نشان داده شده است، ما سه شرکت کننده 25، 45 و 65 ساله را انتخاب کردیم و این سه ویژگی برای شرکت کنندگان جوان و میانسال آشکار بود.با توجه به ادبیات پزشکی (48)، ویژگی‌های شکل موج پالس اغلب افراد با افزایش سن تغییر می‌کند، مانند ناپدید شدن نقطه P2، که ناشی از حرکت موج منعکس شده به سمت جلو برای قرار گرفتن خود بر روی موج پیشرونده از طریق کاهش خاصیت ارتجاعی عروقیاین پدیده همچنین در شکل موج‌هایی که ما جمع‌آوری کردیم، منعکس می‌شود و بیشتر تأیید می‌کند که TATSA می‌تواند برای جمعیت‌های مختلف اعمال شود.

شکل موج پالس نه تنها تحت تأثیر وضعیت فیزیولوژیکی فرد بلکه تحت تأثیر شرایط آزمایش قرار می گیرد.بنابراین، سیگنال‌های پالس را تحت سفتی تماس متفاوت بین TATSA و پوست (شکل S23) و موقعیت‌های تشخیص مختلف در محل اندازه‌گیری اندازه‌گیری کردیم (شکل S24).می توان دریافت که TATSA می تواند شکل موج های پالس ثابتی را با اطلاعات دقیق در اطراف کشتی در یک منطقه تشخیص موثر بزرگ در محل اندازه گیری به دست آورد.علاوه بر این، سیگنال های خروجی متمایز تحت سفتی تماس متفاوت بین TATSA و پوست وجود دارد.علاوه بر این، حرکت افرادی که از سنسور استفاده می کنند، بر سیگنال های پالس تأثیر می گذارد.هنگامی که مچ سوژه در وضعیت ایستا قرار دارد، دامنه شکل موج پالس بدست آمده پایدار است (شکل S25A).برعکس، زمانی که مچ دست به آرامی با زاویه ای از 70- تا 70 درجه در طول 30 ثانیه حرکت می کند، دامنه شکل موج پالس نوسان می کند (شکل S25B).با این حال، کانتور هر شکل موج پالس قابل مشاهده است و هنوز هم می توان نرخ پالس را به دقت به دست آورد.بدیهی است که برای دستیابی به امواج پالس پایدار در حرکت انسان، کارهای بیشتری از جمله طراحی حسگر و پردازش سیگنال پشتیبان مورد نیاز است.

علاوه بر این، برای تجزیه و تحلیل و ارزیابی کمی وضعیت سیستم قلبی عروقی از طریق شکل‌های موج پالس به دست آمده با استفاده از TATSA، دو پارامتر همودینامیک را با توجه به مشخصات ارزیابی سیستم قلبی عروقی معرفی کردیم، یعنی شاخص تقویت (AIx) و سرعت موج پالس. (PWV)، که نشان دهنده خاصیت ارتجاعی شریان ها است.همانطور که در شکل 4H نشان داده شده است، شکل موج پالس در موقعیت مچ دست مرد 25 ساله سالم برای تجزیه و تحلیل AIx استفاده شد.طبق فرمول (بخش S1) AIx = 60% بدست آمد که یک مقدار نرمال است.سپس به طور همزمان دو شکل موج پالس را در موقعیت بازو و مچ پای این شرکت‌کننده جمع‌آوری کردیم (روش دقیق اندازه‌گیری شکل موج پالس در مواد و روش‌ها شرح داده شده است).همانطور که در شکل 4I نشان داده شده است، نقاط مشخصه دو شکل موج پالس متمایز بودند.سپس PWV را طبق فرمول (بخش S1) محاسبه کردیم.PWV = 1363 سانتی متر بر ثانیه، که یک مقدار مشخصه مورد انتظار از یک مرد بالغ سالم است، به دست آمد.از سوی دیگر، می بینیم که معیارهای AIx یا PWV تحت تأثیر اختلاف دامنه شکل موج پالس قرار نمی گیرند و مقادیر AIx در قسمت های مختلف بدن متفاوت است.در مطالعه ما از AIx شعاعی استفاده شد.برای تأیید کاربرد WMHMS در افراد مختلف، 20 شرکت‌کننده در گروه سالم، 20 نفر در گروه فشار خون بالا (HTN)، 20 نفر در گروه بیماری عروق کرونر قلب (CHD) در سنین 50 تا 59 سال و 20 نفر در گروه انتخاب شد. گروه دیابت شیرین (DM)امواج پالس آنها را اندازه گیری کردیم و دو پارامتر آنها، AIx و PWV را که در شکل 4J ارائه شده است، مقایسه کردیم.می توان دریافت که مقادیر PWV گروه های HTN، CHD و DM در مقایسه با گروه سالم کمتر بوده و دارای تفاوت آماری هستند (PHTN ≪ 0.001، PCHD ≪ 0.001 و PDM ≪ 0.001؛ مقادیر P با t محاسبه شد. تست).در همین حال، مقادیر AIx گروه‌های HTN و CHD در مقایسه با گروه سالم کمتر بود و تفاوت آماری داشتند (PHTN <0.01، PCHD <0.001 و PDM <0.05).PWV و AIx شرکت‌کنندگان مبتلا به CHD، HTN یا DM بالاتر از افراد گروه سالم بود.نتایج نشان می دهد که TATSA قادر است شکل موج پالس را برای محاسبه پارامتر قلبی عروقی برای ارزیابی وضعیت سلامت قلب و عروق به طور دقیق بدست آورد.در نتیجه، WMHMS مبتنی بر TATSA به دلیل ویژگی‌های بی‌سیم، وضوح بالا، حساسیت بالا و راحتی، جایگزین کارآمدتری برای نظارت در زمان واقعی نسبت به تجهیزات پزشکی گران قیمت فعلی که در بیمارستان‌ها استفاده می‌شود، ارائه می‌کند.

به غیر از موج نبض، اطلاعات تنفسی نیز یک علامت حیاتی اولیه برای کمک به ارزیابی وضعیت فیزیکی یک فرد است.نظارت بر تنفس بر اساس TATSA ما جذاب‌تر از پلی‌سومنوگرافی معمولی است زیرا می‌توان آن را برای راحتی بهتر در لباس‌ها ادغام کرد.TATSA که به یک بند الاستیک سینه سفید دوخته شده بود، مستقیماً به بدن انسان بسته شده بود و در اطراف سینه برای نظارت بر تنفس ثابت می شد (شکل 5A و فیلم S7).TATSA با انبساط و انقباض قفسه سینه تغییر شکل داده و منجر به خروجی الکتریکی می شود.شکل موج بدست آمده در شکل 5B تایید شده است.سیگنال با نوسانات زیاد (دامنه 1.8 ولت) و تغییرات دوره ای (فرکانس 0.5 هرتز) با حرکت تنفسی مطابقت دارد.سیگنال نوسان نسبتاً کوچک بر روی این سیگنال نوسان بزرگ که سیگنال ضربان قلب بود، قرار گرفت.با توجه به ویژگی های فرکانس سیگنال های تنفس و ضربان قلب، ما از یک فیلتر پایین گذر 0.8 هرتز و یک فیلتر باند گذر 0.8 تا 20 هرتز برای جدا کردن سیگنال های تنفسی و ضربان قلب استفاده کردیم، همانطور که در شکل 5C نشان داده شده است. .در این مورد، سیگنال‌های تنفسی و پالس پایدار با اطلاعات فیزیولوژیکی فراوان (مانند ضربان تنفس، ضربان قلب و نقاط مشخصه موج نبض) به‌طور همزمان و دقیق با قرار دادن تک TATSA روی قفسه سینه به دست آمد.

(الف) عکسی که نمایشگر TATSA را نشان می دهد که روی قفسه سینه برای اندازه گیری سیگنال فشار مرتبط با تنفس قرار داده شده است.(ب) نمودار ولتاژ-زمان برای TATSA نصب شده روی قفسه سینه.(C) تجزیه سیگنال (B) به ضربان قلب و شکل موج تنفسی.(د) عکسی که دو TATSA را به ترتیب روی شکم و مچ دست برای اندازه‌گیری تنفس و نبض در هنگام خواب نشان می‌دهد.(ه) سیگنال های تنفسی و نبض یک شرکت کننده سالم.HR، ضربان قلب؛BPM، ضربان در دقیقه.(F) سیگنال های تنفسی و پالس یک شرکت کننده SAS.(ز) سیگنال تنفسی و PTT یک شرکت کننده سالم.(H) سیگنال تنفسی و PTT یک شرکت کننده SAS.(I) رابطه بین شاخص برانگیختگی PTT و شاخص آپنه-هیپوپنه (AHI).اعتبار عکس: فن ونجینگ، دانشگاه چونگ کینگ.

برای اثبات اینکه حسگر ما می‌تواند سیگنال‌های پالس و تنفسی را به‌طور دقیق و مطمئن نظارت کند، آزمایشی را برای مقایسه نتایج اندازه‌گیری سیگنال‌های پالس و تنفس بین TATSA و یک ابزار پزشکی استاندارد (MHM-6000B) انجام دادیم، همانطور که در فیلم‌های S8 توضیح داده شده است. و S9.در اندازه‌گیری امواج پالس، سنسور فوتوالکتریک ابزار پزشکی بر روی انگشت اشاره چپ دختر جوان و در همین حال، TATSA ما بر روی انگشت اشاره سمت راست او پوشیده شد.از دو شکل موج پالس بدست‌آمده، می‌توانیم متوجه شویم که خطوط و جزئیات آن‌ها یکسان بوده است، که نشان می‌دهد پالس اندازه‌گیری شده توسط TATSA به اندازه ابزار پزشکی دقیق است.در اندازه گیری امواج تنفسی، طبق دستور پزشکی، پنج الکترود الکتروکاردیوگرافی به پنج ناحیه بدن مرد جوان متصل شد.در مقابل، تنها یک TATSA مستقیماً به بدن بسته شده بود و در اطراف قفسه سینه محکم شده بود.از سیگنال‌های تنفسی جمع‌آوری‌شده، می‌توان مشاهده کرد که تمایل و نرخ تغییر سیگنال تنفسی شناسایی‌شده توسط TATSA ما با ابزار پزشکی مطابقت دارد.این دو آزمایش مقایسه، دقت، قابلیت اطمینان و سادگی سیستم حسگر ما را برای نظارت بر سیگنال‌های پالس و تنفسی تأیید کردند.

علاوه بر این، ما یک تکه لباس هوشمند ساختیم و دو TATSA را به ترتیب در موقعیت شکم و مچ برای نظارت بر سیگنال‌های تنفسی و پالس دوختیم.به طور خاص، یک WMHMS دو کاناله توسعه یافته برای گرفتن سیگنال های پالس و تنفسی به طور همزمان استفاده شد.از طریق این سیستم، سیگنال‌های تنفسی و نبض مرد 25 ساله‌ای را که لباس هوشمند ما را هنگام خواب (شکل 5D و فیلم S10) و نشسته (شکل S26 و فیلم S11) پوشیده بود، به دست آوردیم.سیگنال های تنفسی و پالس به دست آمده می توانند به صورت بی سیم به برنامه تلفن همراه منتقل شوند.همانطور که در بالا ذکر شد، TATSA توانایی گرفتن سیگنال های تنفسی و پالس را دارد.این دو سیگنال فیزیولوژیکی نیز معیارهایی برای تخمین SAS از نظر پزشکی هستند.بنابراین، TATSA ما همچنین می تواند برای نظارت و ارزیابی کیفیت خواب و اختلالات خواب مرتبط استفاده شود.همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است (به ترتیب E و F)، ما به طور مداوم شکل موج نبض و تنفسی دو شرکت کننده، یک سالم و یک بیمار مبتلا به SAS را اندازه گیری کردیم.برای فرد بدون آپنه، تعداد تنفس و نبض اندازه گیری شده به ترتیب در 15 و 70 ثابت باقی ماند.برای بیمار مبتلا به SAS، یک آپنه مشخص به مدت 24 ثانیه، که نشانه یک رویداد انسدادی تنفسی است، مشاهده شد، و ضربان قلب پس از یک دوره آپنه به دلیل تنظیم سیستم عصبی کمی افزایش یافت (49).به طور خلاصه، وضعیت تنفسی می تواند توسط TATSA ما ارزیابی شود.

برای ارزیابی بیشتر نوع SAS از طریق سیگنال های پالس و تنفسی، ما زمان انتقال پالس (PTT) را تجزیه و تحلیل کردیم، یک شاخص غیرتهاجمی که منعکس کننده تغییرات مقاومت عروق محیطی و فشار داخل قفسه سینه (تعریف شده در بخش S1) یک مرد سالم و یک بیمار مبتلا به SAS.برای شرکت‌کننده سالم، تعداد تنفس بدون تغییر باقی ماند و PTT از 180 تا 310 میلی‌ثانیه نسبتاً پایدار بود (شکل 5G).با این حال، برای شرکت کننده SAS، PTT به طور مداوم از 120 به 310 میلی ثانیه در طول آپنه افزایش یافت (شکل 5H).بنابراین، شرکت کننده با SAS انسدادی (OSAS) تشخیص داده شد.اگر تغییر در PTT در حین آپنه کاهش یابد، آنگاه وضعیت به عنوان سندرم آپنه خواب مرکزی (CSAS) تعیین می شود و اگر هر دو این دو علامت به طور همزمان وجود داشته باشند، آنگاه به عنوان SAS مختلط (MSAS) تشخیص داده می شود.برای ارزیابی شدت SAS، سیگنال های جمع آوری شده را بیشتر تجزیه و تحلیل کردیم.شاخص برانگیختگی PTT، که تعداد برانگیختگی‌های PTT در ساعت است (برانگیختگی PTT به عنوان کاهش PTT ≥15 میلی‌ثانیه برای ≥3 ثانیه تعریف می‌شود)، نقش حیاتی در ارزیابی درجه SAS بازی می‌کند.شاخص آپنه-هیپوپنه (AHI) استانداردی برای تعیین درجه SAS است (آپنه توقف تنفس است و هیپوپنه تنفس بسیار کم عمق یا تعداد تنفس کم غیرطبیعی است) که به عنوان تعداد آپنه و هیپوپنه در هر تعریف می شود. ساعت هنگام خواب (رابطه بین AHI و معیارهای رتبه بندی برای OSAS در جدول S2 نشان داده شده است).برای بررسی رابطه بین AHI و شاخص برانگیختگی PTT، سیگنال‌های تنفسی 20 بیمار مبتلا به SAS انتخاب و با TATSA تجزیه و تحلیل شدند.همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، شاخص برانگیختگی PTT با AHI همبستگی مثبت دارد، زیرا آپنه و هیپوپنه در طول خواب باعث افزایش آشکار و گذرا فشار خون می شود که منجر به کاهش PTT می شود.بنابراین، TATSA ما می تواند سیگنال های پالس و تنفسی پایدار و دقیق را به طور همزمان بدست آورد، بنابراین اطلاعات فیزیولوژیکی مهمی در مورد سیستم قلبی عروقی و SAS برای نظارت و ارزیابی بیماری های مرتبط ارائه می دهد.

به طور خلاصه، ما یک TATSA را با استفاده از کوک کامل ژاکت کش باف پشمی برای تشخیص سیگنال‌های فیزیولوژیکی مختلف به طور همزمان توسعه دادیم.این سنسور دارای حساسیت بالای 7.84 میلی ولت Pa-1، زمان پاسخ سریع 20 میلی ثانیه، پایداری بالا در بیش از 100000 سیکل و پهنای باند فرکانس کاری گسترده است.بر اساس TATSA، یک WMHMS نیز برای انتقال پارامترهای فیزیولوژیکی اندازه گیری شده به تلفن همراه توسعه داده شد.TATSA را می توان برای طراحی زیبایی در سایت های مختلف لباس گنجاند و برای نظارت همزمان سیگنال های پالس و تنفسی در زمان واقعی استفاده کرد.این سیستم می تواند برای کمک به تمایز بین افراد سالم و افراد مبتلا به CAD یا SAS به دلیل توانایی آن در گرفتن اطلاعات دقیق استفاده شود.این مطالعه یک رویکرد راحت، کارآمد و کاربرپسند برای اندازه‌گیری نبض و تنفس انسان ارائه می‌کند که نشان‌دهنده پیشرفت در توسعه وسایل الکترونیکی نساجی پوشیدنی است.

فولاد ضد زنگ بارها از داخل قالب عبور داده شد و به شکل الیافی با قطر 10 میکرومتر کشیده شد.یک الیاف فولادی ضد زنگ به عنوان الکترود در چندین تکه نخ تجاری تریلن یک لایه قرار داده شد.

یک ژنراتور تابع (Stanford DS345) و یک تقویت کننده (LabworkPa-13) برای ارائه یک سیگنال فشار سینوسی استفاده شد.یک سنسور نیروی دو برد (Vernier Software & Technology LLC) برای اندازه گیری فشار خارجی اعمال شده به TATSA استفاده شد.یک الکترومتر سیستم کیتلی (Keithley 6514) برای نظارت و ثبت ولتاژ و جریان خروجی TATSA استفاده شد.

طبق روش تست AATCC 135-2017، ما از TATSA و بالاست کافی به عنوان یک بار 1.8 کیلوگرمی استفاده کردیم و سپس آنها را در یک ماشین لباسشویی تجاری (Labtex LBT-M6T) قرار دادیم تا چرخه های شستشوی ماشینی ظریف را انجام دهیم.سپس ماشین لباسشویی را با 18 گالن آب در دمای 25 درجه سانتیگراد پر کردیم و ماشین لباسشویی را برای چرخه و زمان شستشوی انتخابی (سرعت هم زدن، 119 ضربه در دقیقه، زمان شستشو، 6 دقیقه، سرعت چرخش نهایی، 430 دور در دقیقه، نهایی) تنظیم کردیم. زمان چرخش، 3 دقیقه).در آخر، TATSA خشک در هوای ساکن در دمای اتاق که بالاتر از 26 درجه سانتیگراد نباشد آویزان شد.

به آزمودنی ها آموزش داده شد که در حالت خوابیده روی تخت دراز بکشند.TATSA در سایت های اندازه گیری قرار گرفت.زمانی که آزمودنی ها در وضعیت خوابیده استاندارد قرار گرفتند، به مدت 5 تا 10 دقیقه حالت کاملاً آرام را حفظ کردند.سپس سیگنال پالس شروع به اندازه گیری کرد.

مطالب تکمیلی برای این مقاله در https://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/11/eaay2840/DC1 موجود است

شکل S9.نتیجه شبیه سازی توزیع نیرو یک TATSA تحت فشار اعمال شده در 0.2 کیلو پاسکال با استفاده از نرم افزار COMSOL.

شکل S10.نتایج شبیه سازی توزیع نیروی یک واحد تماس تحت فشارهای اعمال شده به ترتیب در 0.2 و 2 kPa.

شکل S11.تصاویر شماتیک کامل از انتقال شارژ یک واحد تماس تحت شرایط اتصال کوتاه.

شکل S13.ولتاژ خروجی و جریان پیوسته TATSA در پاسخ به فشار خارجی اعمال شده مداوم در یک چرخه اندازه گیری.

شکل S14.پاسخ ولتاژ به تعداد مختلفی از واحدهای حلقه در همان ناحیه پارچه زمانی که عدد حلقه را در جهت وال بدون تغییر نگه می‌دارید.

شکل S15.مقایسه بین عملکرد خروجی دو حسگر نساجی با استفاده از دوخت ژاکت کش باف پشمی کامل و دوخت ساده.

شکل S16.نمودارهایی که پاسخ های فرکانسی را در فشار دینامیکی 1 کیلو پاسکال و فرکانس ورودی فشار 3، 5، 7، 9، 10، 11، 13، 15، 18 و 20 هرتز نشان می دهند.

شکل S25.ولتاژ خروجی سنسور زمانی که سوژه در شرایط ایستا و حرکت قرار داشت.

شکل S26.عکسی که نشان می دهد TATSA ها به ترتیب روی شکم و مچ دست برای اندازه گیری تنفس و نبض به طور همزمان قرار می گیرند.

این یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط مجوز Creative Commons Attribution-NonCommercial توزیع شده است، که اجازه استفاده، توزیع و بازتولید در هر رسانه را می دهد، تا زمانی که استفاده از نتیجه برای مزیت تجاری نباشد و به شرطی که اثر اصلی به درستی باشد. اشاره شده.

توجه: ما فقط آدرس ایمیل شما را درخواست می کنیم تا شخصی که صفحه را به او توصیه می کنید بداند که می خواهید آن را ببیند و این ایمیل ناخواسته نیست.ما آدرس هیچ پست الکترونیکی ای را نمیگیریم.

توسط Wenjing Fan، Qiang He، Keyu Meng، Xulong Tan، Zhihao Zhou، Gaoqiang Zhang، Jin Yang، Zhong Lin Wang

یک حسگر تمام نساجی تریبوالکتریک با حساسیت فشار بالا و راحتی برای نظارت بر سلامت توسعه داده شد.

توسط Wenjing Fan، Qiang He، Keyu Meng، Xulong Tan، Zhihao Zhou، Gaoqiang Zhang، Jin Yang، Zhong Lin Wang

یک حسگر تمام نساجی تریبوالکتریک با حساسیت فشار بالا و راحتی برای نظارت بر سلامت توسعه داده شد.

© 2020 انجمن آمریکایی برای پیشرفت علم.تمامی حقوق محفوظ است.AAAS شریک HINARI، AGORA، OARE، CHORUS، CLOCKSS، CrossRef و COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548 است.