Մեքենայով տրիկոտաժե լվացվող սենսորային զանգված տեքստիլ էպիդերմիսի ֆիզիոլոգիական ազդանշանի ճշգրիտ մոնիտորինգի համար

Հագվող տեքստիլ էլեկտրոնիկան շատ ցանկալի է առողջության անհատականացված կառավարում իրականացնելու համար:Այնուամենայնիվ, տեքստիլ էլեկտրոնիկայի մեծ մասը կարող է կամ պարբերաբար թիրախավորել մեկ ֆիզիոլոգիական ազդանշան կամ բաց թողնել ազդանշանների հստակ մանրամասները, ինչը հանգեցնում է առողջության մասնակի գնահատման:Ավելին, գերազանց գույքով և հարմարավետությամբ տեքստիլները դեռևս մնում են մարտահրավեր:Այստեղ մենք զեկուցում ենք տրիբոէլեկտրական ամբողջովին տեքստիլ սենսորների զանգված՝ բարձր ճնշման զգայունությամբ և հարմարավետությամբ:Այն ցուցադրում է ճնշման զգայունություն (7,84 mV Pa−1), արագ արձագանքման ժամանակ (20 ms), կայունություն (> 100,000 ցիկլ), լայն աշխատանքային հաճախականության թողունակություն (մինչև 20 Հց) և մեքենայի լվացման հնարավորություն (>40 լվացում):Պատրաստված TATSA-ները կարվում էին հագուստի տարբեր մասերում՝ զարկերակային զարկերակային ալիքները և շնչառական ազդանշանները միաժամանակ վերահսկելու համար:Մենք հետագայում մշակեցինք առողջության մոնիտորինգի համակարգ՝ սրտանոթային հիվանդությունների և քնի ապնոէի համախտանիշի երկարաժամկետ և ոչ ինվազիվ գնահատման համար, որը մեծ առաջընթաց է ցույց տալիս որոշ քրոնիկ հիվանդությունների քանակական վերլուծության համար:

Հագվող էլեկտրոնիկան ներկայացնում է հետաքրքրաշարժ հնարավորություն՝ անհատականացված բժշկության մեջ իրենց խոստումնալից կիրառությունների պատճառով:Նրանք կարող են հետևել անհատի առողջական վիճակին շարունակական, իրական ժամանակում և ոչ ինվազիվ եղանակով (1–11):Զարկերակը և շնչառությունը, որպես կենսական նշանների երկու անփոխարինելի բաղադրիչներ, կարող են ապահովել ինչպես ֆիզիոլոգիական վիճակի ճշգրիտ գնահատում, այնպես էլ հարակից հիվանդությունների ախտորոշման և կանխատեսման ուշագրավ պատկերացումներ (12-21):Մինչ օրս նուրբ ֆիզիոլոգիական ազդանշանների հայտնաբերման համար կրելի էլեկտրոնիկայի մեծ մասը հիմնված է գերբարակ ենթաշերտերի վրա, ինչպիսիք են պոլիէթիլենային տերեֆտալատը, պոլիդիմեթիլսիլոքսանը, պոլիիմիդը, ապակին և սիլիկոնը (22–26):Մաշկի վրա օգտագործելու համար այս ենթաշերտերի թերությունը դրանց հարթ և կոշտ ձևերի մեջ է:Արդյունքում, ժապավեններ, ժապավեններ կամ այլ մեխանիկական հարմարանքներ են պահանջվում կրելի էլեկտրոնիկայի և մարդու մաշկի միջև կոմպակտ կապ հաստատելու համար, ինչը կարող է առաջացնել գրգռում և անհարմարություն երկարատև օգտագործման ժամանակ (27, 28):Ավելին, այս ենթաշերտերն ունեն վատ օդի թափանցելիություն, ինչը հանգեցնում է անհարմարության, երբ օգտագործվում է առողջության երկարատև, շարունակական մոնիտորինգի համար:Առողջապահության, հատկապես ամենօրյա օգտագործման վերոհիշյալ խնդիրները մեղմելու համար խելացի տեքստիլները հուսալի լուծում են առաջարկում:Այս տեքստիլները ունեն փափկության, թեթև քաշի և շնչառության առանձնահատկություններ, և, հետևաբար, հարմարավետություն ապահովելու ներուժ կրելու համար նախատեսված էլեկտրոնիկայի մեջ:Վերջին տարիներին ինտենսիվ ջանքեր են գործադրվել զգայուն սենսորների, էներգիայի հավաքման և պահեստավորման տեքստիլի վրա հիմնված համակարգերի զարգացմանը (29–39):Մասնավորապես, հաջողված հետազոտություններ են արձանագրվել օպտիկական մանրաթելերի, պիեզոէլեկտրականության և դիմադրողականության վրա հիմնված խելացի տեքստիլների վերաբերյալ, որոնք կիրառվել են իմպուլսային և շնչառական ազդանշանների մոնիտորինգում (40–43):Այնուամենայնիվ, այս խելացի տեքստիլները սովորաբար ունեն ցածր զգայունություն և մոնիտորինգի մեկ պարամետր և չեն կարող արտադրվել մեծ մասշտաբով (աղյուսակ S1):Զարկերակային չափման դեպքում մանրամասն տեղեկատվությունը դժվար է հավաքել զարկերակի թույլ և արագ տատանումների պատճառով (օրինակ՝ դրա առանձնահատկությունների կետերը), հետևաբար, պահանջվում է բարձր զգայունություն և համապատասխան հաճախականության արձագանքման կատարում:

Այս ուսումնասիրության մեջ մենք ներկայացնում ենք եռաէլեկտրական ամբողջովին տեքստիլ սենսորային զանգված (TATSA) բարձր զգայունությամբ էպիդերմիսի նուրբ ճնշումը գրավելու համար՝ տրիկոտաժե հաղորդիչ և նեյլոնե մանվածքներով ամբողջական կարդիգանի կարով:TATSA-ն կարող է ապահովել բարձր ճնշման զգայունություն (7,84 mV Pa−1), արագ արձագանքման ժամանակ (20 ms), կայունություն (> 100,000 ցիկլ), աշխատանքային հաճախականության լայն թողունակություն (մինչև 20 Հց) և մեքենայի լվացում (>40 լվացում):Այն ի վիճակի է հարմարավետորեն ինտեգրվել հագուստի մեջ՝ խոհեմությամբ, հարմարավետությամբ և էսթետիկ գրավչությամբ:Հատկանշական է, որ մեր TATSA-ն կարող է ուղղակիորեն ներառվել գործվածքների տարբեր տեղամասերում, որոնք համապատասխանում են պարանոցի, դաստակի, մատի ծայրի և կոճի դիրքերում զարկերակային ալիքներին, ինչպես նաև որովայնի և կրծքավանդակի շնչառական ալիքներին:Առողջության իրական ժամանակում և հեռակա մոնիտորինգում TATSA-ի գերազանց կատարումը գնահատելու համար մենք մշակում ենք անհատականացված խելացի առողջության մոնիտորինգի համակարգ՝ շարունակաբար ձեռք բերելու և պահպանելու ֆիզիոլոգիական ազդանշաններ՝ սրտանոթային հիվանդությունների (CAD) վերլուծության և քնի apnea համախտանիշի (SAS) գնահատման համար։ ).

Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1Ա-ում, երկու TATSA կարվել են վերնաշապիկի բռունցքի և կրծքավանդակի մեջ, որպեսզի հնարավոր լինի համապատասխանաբար զարկերակային և շնչառական ազդանշանների դինամիկ և միաժամանակյա մոնիտորինգը:Այս ֆիզիոլոգիական ազդանշանները փոխանցվել են անլար շարժական տերմինալի խելացի հավելվածին (APP)՝ առողջական վիճակի հետագա վերլուծության համար:Նկար 1B-ում պատկերված է TATSA-ն կարված կտորի մեջ, իսկ ներդիրը ցույց է տալիս TATSA-ի ընդլայնված տեսքը, որը տրիկոտաժե է եղել՝ օգտագործելով բնորոշ հաղորդիչ մանվածքը և առևտրային նեյլոնե մանվածքը միասին՝ ամբողջական կարդիգանի կարով:Հիմնական պարզ կարի համեմատ՝ տրիկոտաժի ամենատարածված և հիմնական մեթոդը, ընտրվել է լրիվ կարդիգանի կարը, քանի որ հաղորդիչ մանվածքի հանգույցի գլխի և նեյլոնե մանվածքի կից կարի գլխի (նկ. S1) միջև շփումը մակերես է։ այլ ոչ թե կետային կոնտակտ, որը հանգեցնում է ավելի մեծ գործող տարածքի բարձր տրիբոէլեկտրական ազդեցության համար:Հաղորդող մանվածքը պատրաստելու համար մենք ընտրեցինք չժանգոտվող պողպատը որպես ֆիքսված միջուկային մանրաթել, և միաշերտ տերիլենային մանվածքների մի քանի կտոր պտտվեցին միջուկի մանրաթելի շուրջ՝ վերածելով 0,2 մմ տրամագծով մեկ հաղորդիչ մանվածքի (նկ. S2), որը ծառայեց որպես ինչպես էլեկտրաֆիկացման մակերեսը, այնպես էլ հաղորդիչ էլեկտրոդը:Նեյլոնե մանվածքը, որն ուներ 0,15 մմ տրամագիծ և ծառայում էր որպես մեկ այլ էլեկտրիֆիկացման մակերես, ուժեղ առաձգական ուժ ուներ, քանի որ այն ոլորվում էր անհաշվելի թելերով (նկ. S3):Նկար 1-ը (համապատասխանաբար C և D) ցույց է տալիս պատրաստված հաղորդիչ մանվածքի և նեյլոնե մանվածքի լուսանկարները:Ներդիրները ցույց են տալիս իրենց համապատասխան սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) պատկերները, որոնք ներկայացնում են հաղորդիչ մանվածքի և նեյլոնե մանվածքի մակերեսի բնորոշ խաչմերուկը:Հաղորդող և նեյլոնե մանվածքների բարձր առաձգական ուժը ապահովում էր նրանց հյուսելու ունակությունը արդյունաբերական մեքենայի վրա՝ պահպանելով բոլոր սենսորների միասնական աշխատանքը:Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1E-ում, հաղորդիչ մանվածքները, նեյլոնե թելերը և սովորական թելերը փաթաթվել են իրենց համապատասխան կոների վրա, որոնք այնուհետև բեռնվել են ավտոմատ հյուսելու համար նախատեսված արդյունաբերական համակարգչային հարթ տրիկոտաժի մեքենայի վրա (ֆիլմ S1):Ինչպես ցույց է տրված նկ.S4, մի քանի TATSA-ներ հյուսվել են սովորական կտորի հետ՝ օգտագործելով արդյունաբերական մեքենա:0,85 մմ հաստությամբ և 0,28 գ քաշով մեկ TATSA-ն կարող է հարմարեցվել ամբողջ կառուցվածքից անհատական ​​օգտագործման համար՝ ցուցադրելով իր հիանալի համատեղելիությունը այլ կտորների հետ:Բացի այդ, TATSA-ները կարող են նախագծվել տարբեր գույներով՝ բավարարելու գեղագիտական ​​և նորաձևության պահանջները՝ առևտրային նեյլոնե մանվածքների բազմազանության պատճառով (նկ. 1F և նկ. S5):Պատրաստված TATSA-ներն ունեն գերազանց փափկություն և կարողություն դիմակայել կոշտ ճկմանը կամ դեֆորմացիային (նկ. S6):Նկար 1G-ը ցույց է տալիս TATSA-ն, որը կարված է ուղղակիորեն սվիտերի որովայնի և բռունցքի մեջ:Սվիտերը հյուսելու գործընթացը ներկայացված է նկ.S7 և ֆիլմ S2:Ձգված TATSA-ի առջևի և հետևի կողմի մանրամասները որովայնի դիրքում ներկայացված են նկ.S8 (համապատասխանաբար A և B), իսկ հաղորդիչ մանվածքի և նեյլոնե մանվածքի դիրքը պատկերված է նկ.S8C.Այստեղ կարելի է տեսնել, որ TATSA-ն կարող է անխափան կերպով ներկառուցվել սովորական գործվածքների մեջ՝ զուսպ և խելացի տեսք ունենալու համար:

(A) Երկու TATSA՝ ինտեգրված վերնաշապիկի մեջ՝ իրական ժամանակում զարկերակային և շնչառական ազդանշանների մոնիտորինգի համար:(Բ) TATSA-ի և հագուստի համադրության սխեմատիկ նկարազարդում:Ներդիրը ցույց է տալիս սենսորի ընդլայնված տեսքը:(C) Հաղորդող մանվածքի լուսանկարը (մասշտաբի բար, 4 սմ):Ներդիրը հաղորդիչ մանվածքի խաչմերուկի SEM պատկերն է (մասշտաբի բար, 100 մկմ), որը բաղկացած է չժանգոտվող պողպատից և տերիլենային թելերից:(D) Նեյլոնե մանվածքի լուսանկարը (մասշտաբի բար, 4 սմ):Ներդիրը նեյլոնե մանվածքի մակերեսի SEM պատկերն է (մասշտաբի բար, 100 մկմ):(E) Համակարգչային հարթ տրիկոտաժի մեքենայի պատկերը, որն իրականացնում է TATSA-ների ավտոմատ հյուսումը:(Զ) TATSA-ների լուսանկարը տարբեր գույներով (սանդղակ, 2 սմ):Ներդիրը ոլորված TATSA-ն է, որը ցուցադրում է իր գերազանց փափկությունը:(G) Երկու TATSA-ի լուսանկար՝ ամբողջությամբ և անխափան կարված սվիտերի մեջ:Լուսանկարը՝ Վենջինգ Ֆան, Չունցին համալսարան:

TATSA-ի աշխատանքային մեխանիզմը վերլուծելու համար, ներառյալ նրա մեխանիկական և էլեկտրական հատկությունները, մենք կառուցեցինք TATSA-ի երկրաչափական տրիկոտաժի մոդելը, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2Ա-ում:Օգտագործելով կարդիգանի ամբողջական կարը, հաղորդիչ և նեյլոնե մանվածքները միաձուլվում են օղակաձև միավորների տեսքով՝ ընթացքի և ալիքի ուղղությամբ:Մեկ օղակաձև կառուցվածքը (նկ. S1) բաղկացած է օղակաձև գլխից, օղակաձև թևից, կողոսկրի հատման մասից, պտտվող կարի թեւից և թակ կարի գլխից:Երկու տարբեր մանվածքների միջև շփման մակերեսի երկու ձև կարելի է գտնել. նեյլոնե մանվածքը և հաղորդիչ մանվածքի կարի գլխիկը:

(A) TATSA-ն՝ տրիկոտաժի օղակների առջևի, աջ և վերին կողմերով:(B) TATSA-ի ուժի բաշխման մոդելավորման արդյունքը 2 կՊա կիրառական ճնշման տակ՝ օգտագործելով COMSOL ծրագրաշարը:(C) Կարճ միացման պայմաններում կոնտակտային միավորի լիցքավորման փոխանցման սխեմատիկ նկարազարդումներ:(D) Կոնտակտային միավորի լիցքի բաշխման մոդելավորման արդյունքները բաց միացման պայմաններում՝ օգտագործելով COMSOL ծրագրաշարը:

TATSA-ի աշխատանքի սկզբունքը կարելի է բացատրել երկու ասպեկտով՝ արտաքին ուժի խթանում և դրա առաջացրած լիցքավորում:Արտաքին ուժի խթանմանն ի պատասխան սթրեսի բաշխումը ինտուիտիվ հասկանալու համար մենք օգտագործեցինք վերջավոր տարրերի վերլուծություն՝ օգտագործելով COMSOL ծրագրաշարը 2 և 0,2 կՊա տարբեր արտաքին ուժերով, ինչպես համապատասխանաբար ցույց է տրված Նկար 2B-ում և նկ.S9.Սթրեսը հայտնվում է երկու մանվածքների շփման մակերեսների վրա:Ինչպես ցույց է տրված նկ.S10, մենք դիտարկել ենք երկու հանգույց միավոր՝ սթրեսի բաշխումը պարզաբանելու համար:Երկու տարբեր արտաքին ուժերի ներքո լարվածության բաշխումը համեմատելիս հաղորդիչ և նեյլոնե մանվածքների մակերևույթների վրա լարվածությունը մեծանում է արտաքին ուժի ավելացման հետ, ինչը հանգեցնում է երկու մանվածքների միջև շփման և արտամղման:Երբ արտաքին ուժն ազատվում է, երկու մանվածքները բաժանվում են և հեռանում միմյանցից:

Հաղորդող մանվածքի և նեյլոնե մանվածքի միջև կոնտակտային բաժանման շարժումները առաջացնում են լիցքի փոխանցում, որը վերագրվում է տրիբոէլեկտրաֆիկացման և էլեկտրաստատիկ ինդուկցիայի միացմանը:Էլեկտրաէներգիայի ստեղծման գործընթացը պարզաբանելու համար մենք վերլուծում ենք այն տարածքի խաչմերուկը, որտեղ երկու մանվածքները շփվում են միմյանց հետ (նկ. 2C1):Ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում (համապատասխանաբար C2 և C3), երբ TATSA-ն գրգռվում է արտաքին ուժով և երկու մանվածքները շփվում են միմյանց հետ, հաղորդիչ և նեյլոնե մանվածքների մակերևույթի վրա տեղի է ունենում էլեկտրիֆիկացում, իսկ հակադիր լիցքերը՝ բևեռականություններ են առաջանում երկու մանվածքների մակերեսին:Երբ երկու մանվածքները բաժանվում են, դրական լիցքեր են առաջանում ներքին չժանգոտվող պողպատի մեջ՝ էլեկտրաստատիկ ինդուկցիայի ազդեցության պատճառով:Ամբողջական սխեման ներկայացված է նկ.S11.Էլեկտրաէներգիայի արտադրության գործընթացի ավելի քանակական պատկերացում ձեռք բերելու համար մենք մոդելավորեցինք TATSA-ի պոտենցիալ բաշխումը COMSOL ծրագրի միջոցով (նկ. 2D):Երբ երկու նյութերը շփվում են, լիցքը հիմնականում հավաքվում է շփման նյութի վրա, և էլեկտրոդի վրա առկա է միայն ինդուկտիվ լիցքի փոքր քանակություն, ինչը հանգեցնում է փոքր պոտենցիալի (նկ. 2D, ներքևում):Երբ երկու նյութերը բաժանվում են (նկ. 2D, վերև), էլեկտրոդի վրա առաջացած լիցքը մեծանում է պոտենցիալ տարբերության պատճառով, և համապատասխան պոտենցիալը մեծանում է, ինչը ցույց է տալիս լավ համապատասխանություն փորձերից և սիմուլյացիաներից ստացված արդյունքների միջև: .Ավելին, քանի որ TATSA-ի հաղորդիչ էլեկտրոդը փաթաթված է տերիլենային թելերով, և մաշկը շփվում է երկու շփման նյութերի հետ, հետևաբար, երբ TATSA-ն ուղղակիորեն մաշվում է մաշկին, լիցքը կախված է արտաքին ուժից և չի թուլանալ մաշկի կողմից.

Մեր TATSA-ի աշխատանքը տարբեր առումներով բնութագրելու համար մենք տրամադրեցինք չափման համակարգ, որը պարունակում է ֆունկցիայի գեներատոր, հզորության ուժեղացուցիչ, էլեկտրադինամիկ ցնցող սարք, ուժաչափ, էլեկտրաչափ և համակարգիչ (նկ. S12):Այս համակարգը առաջացնում է արտաքին դինամիկ ճնշում մինչև 7 կՊա:Փորձի ժամանակ TATSA-ն ազատ վիճակում տեղադրվեց հարթ պլաստիկ թերթիկի վրա, և ելքային էլեկտրական ազդանշանները գրանցվում են էլեկտրաչափով:

Հաղորդավար և նեյլոնե մանվածքների բնութագրերը ազդում են TATSA-ի ելքային աշխատանքի վրա, քանի որ դրանք որոշում են շփման մակերեսը և արտաքին ճնշումը ընկալելու կարողությունը:Սա ուսումնասիրելու համար մենք պատրաստեցինք երկու մանվածքների երեք չափս՝ համապատասխանաբար՝ հաղորդիչ մանվածք՝ 150D/3, 210D/3 և 250D/3 և նեյլոնե մանվածք՝ 150D/6, 210D/6 և 250D չափերով։ /6 (D, ժխտող. չափման միավոր, որն օգտագործվում է առանձին թելերի մանրաթելերի հաստությունը որոշելու համար. ժխտողների մեծ քանակով գործվածքները հակված են հաստ լինելուն):Այնուհետև մենք ընտրեցինք տարբեր չափսերով այս երկու մանվածքները, որպեսզի դրանք հյուսենք սենսորի մեջ, և TATSA-ի չափը պահվեց 3 սմ 3 սմ-ի վրա, 16-ի համարով հանգույցի ուղղությամբ և 10-ի ուղղությամբ:Այսպիսով, ստացվել են տրիկոտաժի ինը նախշերով սենսորները։Հաղորդող մանվածքի ցուցիչը 150D/3 չափսով և նեյլոնե մանվածքը 150D/6 չափսով ամենաբարակն էր, իսկ հաղորդիչ մանվածքի սենսորը 250D/3 չափսով և նեյլոնե մանվածքով 250D/ չափսով։ 6-ն ամենահաստն էր:0.1-ից մինչև 7 կՊա մեխանիկական գրգռման ներքո այս օրինաչափությունների էլեկտրական ելքերը համակարգված կերպով ուսումնասիրվել և փորձարկվել են, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3Ա-ում:Ինը TATSA-ների ելքային լարումները ավելացել են կիրառական ճնշման բարձրացմամբ՝ 0,1-ից մինչև 4 կՊա:Մասնավորապես, տրիկոտաժի բոլոր օրինաչափություններից 210D/3 հաղորդիչ մանվածքի և 210D/6 նեյլոնե մանվածքի ճշգրտումն ապահովել է ամենաբարձր էլեկտրական ելքը և ցուցաբերել ամենաբարձր զգայունությունը:Ելքային լարումը ցույց է տվել աճող միտում TATSA-ի հաստության աճով (բավարար շփման մակերեսի պատճառով), մինչև TATSA-ն տրիկոտաժեց՝ օգտագործելով 210D/3 հաղորդիչ մանվածք և 210D/6 նեյլոնե մանվածք:Քանի որ հաստության հետագա աճը կհանգեցնի մանվածքների կողմից արտաքին ճնշման կլանմանը, ելքային լարումը համապատասխանաբար նվազեց:Ավելին, նշվում է, որ ցածր ճնշման տարածաշրջանում (<4 կՊա), ելքային լարման լավ վարքագծի գծային փոփոխությունը ճնշման հետ տվել է 7,84 մՎ Pa-1 ճնշման բարձր զգայունություն:Բարձր ճնշման տարածաշրջանում (> 4 կՊա) փորձնականորեն նկատվել է 0,31 մՎ Pa-1 ճնշման ավելի ցածր զգայունություն՝ արդյունավետ շփման տարածքի հագեցվածության պատճառով:Նմանատիպ ճնշման զգայունություն դրսևորվել է ուժի կիրառման հակառակ գործընթացի ժամանակ:Տարբեր ճնշման տակ ելքային լարման և հոսանքի կոնկրետ ժամանակային պրոֆիլները ներկայացված են նկ.S13 (համապատասխանաբար A և B):

(A) Ելքային լարումը հաղորդիչ մանվածքի (150D/3, 210D/3 և 250D/3) ինը տրիկոտաժի ձևերի տակ՝ համակցված նեյլոնե մանվածքի հետ (150D/6, 210D/6 և 250D/6):(B) Լարման արձագանքը միևնույն գործվածքի տարածքում գտնվող տարբեր թվով հանգույցների միավորներին, երբ հանգույցի համարը մնում է անփոփոխ:(C) Գծապատկերներ, որոնք ցույց են տալիս հաճախականության արձագանքները 1 կՊա դինամիկ ճնշման և 1 Հց ճնշման մուտքային հաճախականության ներքո:(D) Տարբեր ելքային և ընթացիկ լարումներ 1, 5, 10 և 20 Հց հաճախականությունների ներքո:(E) TATSA-ի ամրության փորձարկում 1 կՊա ճնշման տակ:(Զ) TATSA-ի ելքային բնութագրերը 20 և 40 անգամ լվանալուց հետո:

Զգայունության և ելքային լարման վրա ազդել է նաև TATSA-ի կարի խտությունը, որը որոշվել է գործվածքի չափված հատվածում օղակների ընդհանուր քանակով:Կարի խտության ավելացումը կհանգեցնի գործվածքների կառուցվածքի ավելի մեծ կոմպակտության:Նկար 3B-ը ցույց է տալիս ելքային կատարումները տարբեր օղակների թվերի ներքո 3 սմ-ով 3 սմ-ով տեքստիլի տարածքում, և ներդիրը ցույց է տալիս հանգույցի միավորի կառուցվածքը (մենք օղակի թիվը պահեցինք ընթացքի ուղղությամբ 10-ում, իսկ հանգույցի թիվը՝ Ուեյլի ուղղությունը եղել է 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 և 26):Օղակի թիվը մեծացնելով, ելքային լարումը սկզբում դրսևորեց աճի միտում՝ աճող շփման մակերևույթի պատճառով, մինչև առավելագույն ելքային լարման գագաթնակետը՝ 7,5 Վ՝ 180 օղակի համարով: Այս կետից հետո ելքային լարումը հետևեց նվազման միտումին, քանի որ TATSA-ն խստացավ, և երկու մանվածքներն ունեին կրճատված շփման բաժանման տարածություն:Հետազոտելու համար, թե որ ուղղությամբ է խտությունը մեծ ազդեցություն թողնում ելքի վրա, մենք պահեցինք TATSA-ի հանգույցի թիվը 18-ի վրա, իսկ ընթացքի ուղղությամբ հանգույցի թիվը սահմանվեց 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 և 14. Համապատասխան ելքային լարումները ներկայացված են նկ.S14.Համեմատության համար մենք կարող ենք տեսնել, որ ընթացքի ուղղությամբ խտությունը ավելի մեծ ազդեցություն ունի ելքային լարման վրա:Արդյունքում, 210D/3 հաղորդիչ մանվածքի և 210D/6 նեյլոնե մանվածքի և 180 հանգույցների տրիկոտաժի ձևը ընտրվել է TATSA-ն հյուսելու համար՝ ելքային բնութագրերի համապարփակ գնահատումից հետո:Ավելին, մենք համեմատեցինք երկու տեքստիլ սենսորների ելքային ազդանշանները՝ օգտագործելով ամբողջական կարդիգանի կարը և պարզ կարը:Ինչպես ցույց է տրված նկ.S15, էլեկտրական ելքը և զգայունությունը լրիվ կարդիգանի կարի օգտագործմամբ շատ ավելի բարձր են, քան պարզ կարի դեպքում:

Չափվել է իրական ժամանակի ազդանշանների մոնիտորինգի արձագանքման ժամանակը:Մեր սենսորի արձագանքման ժամանակը արտաքին ուժերին ուսումնասիրելու համար մենք համեմատեցինք ելքային լարման ազդանշանները 1-ից 20 Հց հաճախականությամբ դինամիկ ճնշման մուտքերի հետ (համապատասխանաբար նկ. 3C և նկ. S16):Ելքային լարման ալիքային ձևերը գրեթե նույնական էին մուտքային սինուսոիդային ճնշման ալիքներին 1 կՊա ճնշման տակ, իսկ ելքային ալիքների ձևերն ունեին արագ արձագանքման ժամանակ (մոտ 20 ms):Այս հիստերեզը կարող է վերագրվել նրան, որ առաձգական կառուցվածքը արտաքին ուժ ստանալուց հետո հնարավորինս շուտ չի վերադարձել սկզբնական վիճակին:Այնուամենայնիվ, այս փոքրիկ հիստերեզը ընդունելի է իրական ժամանակի մոնիտորինգի համար:Որոշակի հաճախականության միջակայքով դինամիկ ճնշում ստանալու համար ակնկալվում է TATSA-ի համապատասխան հաճախականության արձագանք:Այսպիսով, փորձարկվել է նաև TATSA-ի հաճախականությունը:Արտաքին հուզիչ հաճախականությունը մեծացնելով՝ ելքային լարման ամպլիտուդը մնացել է գրեթե անփոփոխ, մինչդեռ հոսանքի ամպլիտուդը մեծացել է, երբ հպման հաճախականությունները տատանվում են 1-ից մինչև 20 Հց (նկ. 3D):

TATSA-ի կրկնելիությունը, կայունությունը և ամրությունը գնահատելու համար մենք փորձարկեցինք ելքային լարման և հոսանքի արձագանքները ճնշման բեռնում-բեռնաթափման ցիկլերին:Սենսորի վրա կիրառվել է 1 կՊա ճնշում 5 Հց հաճախականությամբ։Պիկից գագաթ լարումը և հոսանքը գրանցվել են 100000 բեռնման-բեռնաթափման ցիկլերից հետո (Նկար 3E և նկ. S17, համապատասխանաբար):Լարման և հոսանքի ալիքի ձևի ընդլայնված պատկերները ներկայացված են Նկ. 3E և նկ.S17, համապատասխանաբար:Արդյունքները ցույց են տալիս TATSA-ի ուշագրավ կրկնելիությունը, կայունությունը և ամրությունը:Լվացվող լինելը նաև TATSA-ի՝ որպես ամբողջովին տեքստիլ սարքի գնահատման կարևոր չափանիշ է:Լվացքի ունակությունը գնահատելու համար մենք փորձարկեցինք սենսորի ելքային լարումը TATSA-ի մեքենայական լվացումից հետո՝ համաձայն Տեքստիլ քիմիկոսների և գունավորողների ամերիկյան ասոցիացիայի (AATCC) փորձարկման մեթոդի 135-2017:Լվացքի մանրամասն ընթացակարգը նկարագրված է Նյութեր և մեթոդներ բաժնում:Ինչպես ցույց է տրված Նկար 3F-ում, էլեկտրական ելքերը գրանցվել են 20 անգամ և 40 անգամ լվանալուց հետո, ինչը ցույց է տվել, որ լվացման փորձարկումների ընթացքում ելքային լարման հստակ փոփոխություններ չեն եղել:Այս արդյունքները հաստատում են TATSA-ի ուշագրավ լվացելիությունը:Որպես կրելու տեքստիլ սենսոր, մենք նաև ուսումնասիրեցինք ելքային արդյունավետությունը, երբ TATSA-ն առաձգական (նկ. S18), ոլորված (նկ. S19) և տարբեր խոնավության (նկ. S20) պայմաններում էր:

Վերևում ցուցադրված TATSA-ի բազմաթիվ առավելությունների հիման վրա մենք մշակեցինք անլար շարժական առողջության մոնիտորինգի համակարգ (WMHMS), որն ունի անընդհատ ֆիզիոլոգիական ազդանշաններ ստանալու և այնուհետև հիվանդին մասնագիտական ​​խորհուրդներ տալու հնարավորություն:Նկար 4Ա-ն ցույց է տալիս TATSA-ի վրա հիմնված WMHMS-ի սխեմայի դիագրամը:Համակարգն ունի չորս բաղադրիչ՝ TATSA՝ անալոգային ֆիզիոլոգիական ազդանշաններ ձեռք բերելու համար, անալոգային կոնդիցիոներների միացում ցածր անցումային ֆիլտրով (MAX7427) և ուժեղացուցիչ (MAX4465)՝ ապահովելու բավարար մանրամասներ և ազդանշանների գերազանց համաժամանակացում, անալոգային թվային: փոխարկիչ, որը հիմնված է միկրոկառավարիչի վրա՝ անալոգային ազդանշանները թվային ազդանշանների հավաքելու և փոխակերպելու համար, և Bluetooth մոդուլ (CC2640 ցածր էներգիայի Bluetooth չիպ)՝ թվային ազդանշանը բջջային հեռախոսի տերմինալի հավելվածին փոխանցելու համար (APP; Huawei Honor 9):Այս ուսումնասիրության ընթացքում մենք անխափան կարեցինք TATSA-ն ժանյակի, դաստակի, մատնահետքի և գուլպաների մեջ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4B-ում:

(A) WMHMS-ի նկարազարդումը:(B) TATSA-ների լուսանկարները, որոնք կարված են համապատասխանաբար ձեռնաշղթայի, մատնահետքի, գուլպաների և կրծքավանդակի մեջ:Զարկերակի չափում (C1) պարանոցի, (D1) դաստակի, (E1) մատի ծայրում և (F1) կոճում:Զարկերակային ալիքի ձևը (C2) պարանոցի, (D2) դաստակի, (E2) մատի ծայրի և (F2) կոճի մոտ:(G) Տարբեր տարիքի իմպուլսային ալիքի ձևեր:(H) Մեկ իմպուլսային ալիքի վերլուծություն:Ճառագայթային մեծացման ինդեքսը (AIx) սահմանվում է որպես AIx (%) = P2/P1:P1-ը առաջացող ալիքի գագաթնակետն է, իսկ P2-ը արտացոլված ալիքի գագաթնակետն է:(I) Բրախիալի և կոճի զարկերակային ցիկլը:Զարկերակային ալիքի արագությունը (PWV) սահմանվում է որպես PWV = D/∆T:D-ն կոճի և բրախիալի միջև եղած հեռավորությունն է:∆T-ն կոճի և բրախիալ զարկերակային ալիքների գագաթնակետերի միջև ընկած ժամանակահատվածն է:PTT, զարկերակային տարանցման ժամանակ:(J) AIx-ի և brachial-ankle PWV-ի (BAPWV) համեմատություն առողջ և CAD-ների միջև:*P <0.01, **P <0.001 և ***P <0.05:HTN, հիպերտոնիա;CHD, սրտի կորոնար հիվանդություն;ԴՄ, շաքարային դիաբետ:Լուսանկարը` Ջին Յանգ, Չունցին համալսարան:

Մարդու մարմնի տարբեր մասերի զարկերակային ազդանշանները վերահսկելու համար մենք TATSA-ներով վերը նշված դեկորացիաները կցեցինք համապատասխան դիրքերին՝ պարանոց (նկ. 4C1), դաստակ (նկ. 4D1), մատի ծայր (նկ. 4E1) և կոճ (նկ. 4F1): ), ինչպես մշակված է S3-ից S6 ֆիլմերում։Բժշկության մեջ զարկերակային ալիքի երեք էական առանձնահատկություն կա՝ առաջացող P1 ալիքի գագաթնակետը, արտացոլված P2 ալիքի գագաթնակետը և դիկրոտիկ ալիքի գագաթնակետը P3:Այս առանձնահատկություն կետերի բնութագրերը արտացոլում են զարկերակային առաձգականության, ծայրամասային դիմադրության և սրտանոթային համակարգի հետ կապված ձախ փորոքի կծկողականության առողջական վիճակը:25-ամյա կնոջ զարկերակային ալիքի ձևերը վերը նշված չորս դիրքերում ձեռք են բերվել և գրանցվել մեր թեստում:Նկատի ունեցեք, որ երեք տարբերվող հատկանիշների կետերը (P1-ից P3) դիտվել են զարկերակային ալիքի ձևի վրա պարանոցի, դաստակի և մատի ծայրի դիրքերում, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում (C2-ից մինչև E2):Ընդհակառակը, միայն P1-ը և P3-ը հայտնվեցին իմպուլսային ալիքի ձևի վրա կոճի դիրքում, և P2-ը չկար (նկ. 4F2):Այս արդյունքը առաջացել է ձախ փորոքի կողմից արտանետվող մուտքային արյան ալիքի և ստորին վերջույթներից արտացոլված ալիքի սուպերպոզիցիայով (44):Նախկին ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ P2-ը դրսևորվում է վերին վերջույթներում չափված ալիքային ձևերով, բայց ոչ կոճում (45, 46):Մենք նկատեցինք նմանատիպ արդյունքներ TATSA-ով չափված ալիքային ձևերում, ինչպես ցույց է տրված նկ.S21, որը ցույց է տալիս այստեղ ուսումնասիրված 80 հիվանդների բնորոշ տվյալներ:Մենք կարող ենք տեսնել, որ P2-ը չի երևացել կոճում չափված այս իմպուլսային ալիքային ձևերում, ինչը ցույց է տալիս TATSA-ի կարողությունը՝ հայտնաբերելու նուրբ առանձնահատկությունները ալիքի ձևի մեջ:Իմպուլսի չափման այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ մեր WMHMS-ը կարող է ճշգրիտ բացահայտել մարմնի վերին և ստորին մասի իմպուլսային ալիքի բնութագրերը, և որ այն գերազանցում է այլ աշխատանքներին (41, 47):Որպեսզի ցույց տանք, որ մեր TATSA-ն կարող է լայնորեն կիրառվել տարբեր տարիքի համար, մենք չափեցինք տարբեր տարիքի 80 առարկաների զարկերակային ալիքի ձևերը, և մենք ցույց տվեցինք որոշ բնորոշ տվյալներ, ինչպես ցույց է տրված նկ.S22.Ինչպես ցույց է տրված Նկար 4G-ում, մենք ընտրեցինք 25, 45 և 65 տարեկան երեք մասնակիցների, և երեք առանձնահատկությունները ակնհայտ էին երիտասարդ և միջին տարիքի մասնակիցների համար:Բժշկական գրականության համաձայն (48), մարդկանց մեծամասնության զարկերակային ալիքների բնութագրերը փոխվում են տարիքի հետ, ինչպես օրինակ P2 կետի անհետացումը, որն առաջանում է արտացոլված ալիքի պատճառով, որը առաջ է շարժվում առաջացող ալիքի վրա՝ նվազման միջոցով: անոթային առաձգականություն.Այս երևույթը արտացոլվում է նաև մեր հավաքած ալիքների ձևերում՝ հետագայում հաստատելով, որ TATSA-ն կարող է կիրառվել տարբեր պոպուլյացիաների վրա:

Զարկերակային ալիքի ձևի վրա ազդում են ոչ միայն անհատի ֆիզիոլոգիական վիճակը, այլև փորձարկման պայմանները:Հետևաբար, մենք չափել ենք իմպուլսային ազդանշանները TATSA-ի և մաշկի միջև տարբեր կոնտակտային խստության (նկ. S23) և չափման վայրում հայտնաբերման տարբեր դիրքերի ներքո (նկ. S24):Կարելի է պարզել, որ TATSA-ն կարող է ստանալ հետևողական իմպուլսային ալիքի ձևեր՝ նավի շուրջ մանրամասն տեղեկություններով, չափման վայրում արդյունավետ հայտնաբերման մեծ տարածքում:Բացի այդ, կան հստակ ելքային ազդանշաններ TATSA-ի և մաշկի միջև տարբեր կոնտակտային խստության ներքո:Բացի այդ, սենսորները կրող անհատների շարժումը կազդի իմպուլսային ազդանշանների վրա:Երբ առարկայի դաստակը ստատիկ վիճակում է, ստացված զարկերակային ալիքի ամպլիտուդան կայուն է (նկ. S25A);ընդհակառակը, երբ դաստակը դանդաղորեն շարժվում է −70°-ից մինչև 70° անկյան տակ 30 վրկ-ի ընթացքում, իմպուլսի ալիքի ամպլիտուդը կտատանվի (նկ. S25B):Այնուամենայնիվ, յուրաքանչյուր զարկերակային ալիքի ուրվագիծը տեսանելի է, և զարկերակային արագությունը դեռ կարելի է ճշգրիտ կերպով ստանալ:Ակնհայտ է, որ մարդկային շարժման մեջ իմպուլսային ալիքի կայուն ձեռքբերման հասնելու համար անհրաժեշտ է ուսումնասիրել հետագա աշխատանքը, ներառյալ սենսորային դիզայնը և հետևի ազդանշանի մշակումը:

Ավելին, մեր TATSA-ի միջոցով սրտանոթային համակարգի վիճակը վերլուծելու և քանակապես գնահատելու համար ձեռք բերված զարկերակային ալիքային ձևերի միջոցով, մենք ներմուծեցինք երկու հեմոդինամիկ պարամետր՝ ըստ սրտանոթային համակարգի գնահատման բնութագրի, այն է՝ ուժեղացման ինդեքսը (AIx) և զարկերակային ալիքի արագությունը: (PWV), որոնք ներկայացնում են զարկերակների առաձգականությունը։Ինչպես ցույց է տրված Նկար 4H-ում, AIx-ի վերլուծության համար օգտագործվել է 25-ամյա առողջ տղամարդու դաստակի դիրքում զարկերակային ալիքի ձևը:Բանաձևի համաձայն (հատված S1) ստացվել է AIx = 60%, որը նորմալ արժեք է։Այնուհետև մենք միաժամանակ հավաքեցինք երկու իմպուլսային ալիքի ձև այս մասնակցի թևի և կոճի դիրքերում (զարկերակային ալիքի ձևի չափման մանրամասն մեթոդը նկարագրված է Նյութեր և մեթոդներ բաժնում):Ինչպես ցույց է տրված Նկար 4I-ում, երկու զարկերակային ալիքային ձևերի առանձնահատկությունները տարբեր էին:Այնուհետև մենք հաշվարկեցինք PWV-ն ըստ բանաձևի (բաժին S1):Ստացվել է PWV = 1363 սմ/վ, որը առողջ չափահաս տղամարդուց սպասվող բնորոշ արժեք է:Մյուս կողմից, մենք կարող ենք տեսնել, որ AIx-ի կամ PWV-ի չափման վրա չի ազդում իմպուլսային ալիքի ձևի ամպլիտուդային տարբերությունը, և մարմնի տարբեր մասերում AIx-ի արժեքները բազմազան են:Մեր ուսումնասիրության մեջ օգտագործվել է ճառագայթային AIx:WMHMS-ի կիրառելիությունը տարբեր մարդկանց մոտ ստուգելու համար մենք ընտրել ենք առողջ խմբի 20 մասնակից, հիպերտոնիայի (HTN) խմբում՝ 20, սրտի իշեմիկ հիվանդության (CHD) խմբում՝ 20-ը՝ 50-ից 59 տարեկան և 20-ը՝ շաքարային դիաբետի (DM) խումբ.Մենք չափեցինք նրանց զարկերակային ալիքները և համեմատեցինք նրանց երկու պարամետրերը՝ AIx և PWV, ինչպես ներկայացված է Նկար 4J-ում:Կարելի է պարզել, որ HTN, CHD և DM խմբերի PWV արժեքներն ավելի ցածր էին առողջ խմբի համեմատ և ունեն վիճակագրական տարբերություն (PHTN ≪ 0,001, PCHD ≪ 0,001 և PDM ≪ 0,001, P արժեքները հաշվարկվել են t. փորձարկում)։Մինչդեռ HTN և CHD խմբերի AIx արժեքներն ավելի ցածր էին առողջ խմբի համեմատ և ունեն վիճակագրական տարբերություն (PHTN <0.01, PCHD <0.001 և PDM <0.05):CHD, HTN կամ DM ունեցող մասնակիցների PWV-ն և AIx-ն ավելի բարձր էին, քան առողջ խմբում:Արդյունքները ցույց են տալիս, որ TATSA-ն ի վիճակի է ճշգրիտ ստանալ զարկերակային ալիքի ձևը` հաշվարկելու սրտանոթային պարամետրը` գնահատելու սրտանոթային առողջության վիճակը:Եզրափակելով՝ TATSA-ի վրա հիմնված WMHMS-ն իր անլար, բարձր լուծաչափի, բարձր զգայունության բնութագրերի և հարմարավետության պատճառով ապահովում է ավելի արդյունավետ այլընտրանք իրական ժամանակի մոնիտորինգի համար, քան հիվանդանոցներում օգտագործվող ներկայիս թանկարժեք բժշկական սարքավորումները:

Բացի զարկերակային ալիքից, շնչառական տեղեկատվությունը նաև առաջնային կենսական նշան է, որն օգնում է գնահատել անհատի ֆիզիկական վիճակը:Մեր TATSA-ի հիման վրա շնչառության մոնիտորինգն ավելի գրավիչ է, քան սովորական պոլիսոմնոգրաֆիան, քանի որ այն կարող է անխափան կերպով ինտեգրվել հագուստի մեջ՝ ավելի լավ հարմարավետության համար:Կրծքավանդակի սպիտակ առաձգական ժապավենի մեջ կարված TATSA-ն ուղղակիորեն կապված էր մարդու մարմնին և ամրացված կրծքավանդակի շուրջ՝ շնչառությունը վերահսկելու համար (նկ. 5Ա և ֆիլմ S7):TATSA-ն դեֆորմացվել է կողոսկրերի ընդլայնման և կծկման հետևանքով, ինչը հանգեցնում է էլեկտրական ելքի:Ձեռք բերված ալիքի ձևը ստուգված է Նկար 5B-ում:Մեծ տատանումներով (1,8 Վ ամպլիտուդով) և պարբերական փոփոխություններով (0,5 Հց հաճախականությամբ) ազդանշանը համապատասխանում էր շնչառական շարժմանը։Համեմատաբար փոքր տատանման ազդանշանը դրված էր այս մեծ տատանման ազդանշանի վրա, որը սրտի բաբախման ազդանշանն էր:Ըստ շնչառության և սրտի բաբախման ազդանշանների հաճախականության բնութագրերի, մենք օգտագործեցինք 0,8-Հց ցածր անցումային զտիչ և 0,8-ից 20-Հց տիրույթային ֆիլտր՝ համապատասխանաբար շնչառական և սրտի զարկերի ազդանշանները բաժանելու համար, ինչպես ցույց է տրված Նկար 5C-ում: .Այս դեպքում կայուն շնչառական և զարկերակային ազդանշաններ առատ ֆիզիոլոգիական տեղեկություններով (օրինակ՝ շնչառության հաճախականությունը, սրտի բաբախյունը և զարկերակային ալիքի առանձնահատկությունները) ստացվել են միաժամանակ և ճշգրիտ՝ պարզապես կրծքավանդակի վրա դնելով մեկ TATSA:

(A) Լուսանկարը, որը ցույց է տալիս կրծքավանդակի վրա տեղադրված TATSA-ի ցուցադրությունը՝ շնչառության հետ կապված ճնշման ազդանշանը չափելու համար:(B) Կրծքավանդակի վրա տեղադրված TATSA-ի լարման ժամանակի գծապատկերը:(C) Ազդանշանի (B) տարրալուծումը սրտի զարկերի և շնչառական ալիքի ձևի մեջ:(D) Լուսանկարը, որը ցույց է տալիս երկու TATSA-ներ, որոնք տեղադրված են որովայնի և դաստակի վրա, համապատասխանաբար, շնչառությունը և զարկերակը չափելու համար, քնի ժամանակ:(E) Առողջ մասնակցի շնչառական և զարկերակային ազդանշաններ:HR, սրտի հաճախություն;BPM, հարվածներ րոպեում:(Զ) SAS մասնակցի շնչառական և զարկերակային ազդանշաններ:(G) Առողջ մասնակցի շնչառական ազդանշան և PTT:(H) SAS մասնակցի շնչառական ազդանշան և PTT:(I) PTT գրգռման ինդեքսի և apnea-hypopnea ինդեքսի (AHI) միջև կապը:Լուսանկարը՝ Վենջինգ Ֆան, Չունցին համալսարան:

Ապացուցելու համար, որ մեր սենսորը կարող է ճշգրիտ և հուսալիորեն վերահսկել զարկերակային և շնչառական ազդանշանները, մենք փորձ կատարեցինք՝ համեմատելու զարկերակային և շնչառական ազդանշանների չափման արդյունքները մեր TATSA-ների և ստանդարտ բժշկական գործիքի (MHM-6000B) միջև, ինչպես մշակված է S8 ֆիլմերում։ և S9.Զարկերակային ալիքի չափման ժամանակ բժշկական գործիքի ֆոտոէլեկտրական սենսորը կրում էին երիտասարդ աղջկա ձախ ցուցամատի վրա, իսկ մեր ՏԱՑԱ-ն՝ նրա աջ ցուցամատի վրա։Երկու ձեռք բերված զարկերակային ալիքի ձևերից մենք կարող ենք տեսնել, որ դրանց ուրվագծերն ու մանրամասները նույնական էին, ինչը ցույց է տալիս, որ TATSA-ի կողմից չափված զարկերակը նույնքան ճշգրիտ է, որքան բժշկական գործիքը:Շնչառական ալիքի չափման ժամանակ, ըստ բժշկական ցուցումների, երիտասարդ տղամարդու մարմնի հինգ հատվածների վրա ամրացվել են էլեկտրոկարդիոգրաֆիկ հինգ էլեկտրոդներ։Ի հակադրություն, միայն մեկ TATSA էր ուղղակիորեն կապված մարմնին և ամրացված կրծքավանդակի շուրջը:Հավաքված շնչառական ազդանշաններից երևում է, որ մեր TATSA-ի կողմից հայտնաբերված շնչառության ազդանշանի տատանումների միտումը և արագությունը համահունչ են բժշկական գործիքի հետ:Այս երկու համեմատական ​​փորձերը հաստատեցին զարկերակային և շնչառական ազդանշանների մոնիտորինգի մեր սենսորային համակարգի ճշգրտությունը, հուսալիությունը և պարզությունը:

Ավելին, մենք պատրաստեցինք խելացի հագուստի կտոր և կարեցինք երկու TATSA որովայնի և դաստակի դիրքերում՝ համապատասխանաբար շնչառական և զարկերակային ազդանշանները վերահսկելու համար:Մասնավորապես, մշակված երկալիքային WMHMS օգտագործվել է զարկերակային և շնչառական ազդանշանները միաժամանակ գրավելու համար:Այս համակարգի միջոցով մենք ստացանք շնչառական և իմպուլսային ազդանշանները 25-ամյա մի երիտասարդի, որը հագած էր մեր խելացի հագուստը քնած ժամանակ (նկ. 5D և ֆիլմ S10) և նստած (նկ. S26 և ֆիլմ S11):Ձեռք բերված շնչառական և զարկերակային ազդանշանները կարող են անլար կերպով փոխանցվել բջջային հեռախոսի APP-ին:Ինչպես նշվեց վերևում, TATSA-ն ունի շնչառական և զարկերակային ազդանշաններ որսալու ունակություն:Այս երկու ֆիզիոլոգիական ազդանշանները նաև SAS-ի բժշկական գնահատման չափանիշներն են:Հետևաբար, մեր TATSA-ն կարող է օգտագործվել նաև քնի որակի և դրա հետ կապված խանգարումների մոնիտորինգի և գնահատման համար:Ինչպես ցույց է տրված Նկար 5-ում (համապատասխանաբար E և F), մենք անընդհատ չափում էինք երկու մասնակիցների՝ առողջ և SAS-ով հիվանդի զարկերակային և շնչառական ալիքների ձևերը:Ապնոէ չունեցող անձի համար չափված շնչառության և զարկերակային հաճախականությունը մնացել է կայուն՝ համապատասխանաբար 15 և 70:SAS-ով հիվանդի մոտ նկատվել է հստակ ապնոէ 24 վրկ, որը վկայում է օբստրուկտիվ շնչառական իրադարձության մասին, և սրտի բաբախյունը փոքր-ինչ աճել է ապնոէից հետո՝ նյարդային համակարգի կարգավորման պատճառով (49):Ամփոփելով, շնչառական կարգավիճակը կարող է գնահատվել մեր TATSA-ի կողմից:

Զարկերակային և շնչառական ազդանշանների միջոցով SAS-ի տեսակը հետագա գնահատելու համար մենք վերլուծել ենք զարկերակային տրանզիտի ժամանակը (PTT), որը ոչ ինվազիվ ցուցանիշ է, որն արտացոլում է ծայրամասային անոթային դիմադրության և ներթորասիկ ճնշման փոփոխությունները (սահմանված է S1 բաժնում) առողջ տղամարդու և հիվանդի մոտ: SAS.Առողջ մասնակցի համար շնչառության հաճախականությունը մնաց անփոփոխ, և PTT-ը համեմատաբար կայուն էր 180-ից մինչև 310 մս (նկ. 5G):Այնուամենայնիվ, SAS-ի մասնակցի համար PTT-ն անընդհատ աճում էր 120-ից մինչև 310 ms ապնոեի ժամանակ (նկ. 5H):Այսպիսով, մասնակցի մոտ ախտորոշվել է օբստրուկտիվ SAS (OSAS):Եթե ​​apnea-ի ժամանակ PTT-ի փոփոխությունը նվազեր, ապա պայմանը կորոշվի որպես կենտրոնական քնի apnea սինդրոմ (CSAS), և եթե այս երկու ախտանիշները միաժամանակ լինեին, ապա այն կախտորոշվի որպես խառը SAS (MSAS):SAS-ի ծանրությունը գնահատելու համար մենք հետագայում վերլուծեցինք հավաքագրված ազդանշանները:PTT գրգռման ինդեքսը, որը ժամում PTT գրգռումների քանակն է (PTT գրգռումը սահմանվում է որպես PTT-ի անկում ≥15 ms-ով, որը տևում է ≥3 վ), կարևոր դեր է խաղում SAS-ի աստիճանի գնահատման հարցում:Ապնոէ-հիպոպնեայի ինդեքսը (AHI) ստանդարտ է SAS-ի աստիճանը որոշելու համար (ապնոէը շնչառության դադարեցումն է, իսկ հիպոպնեան չափազանց մակերեսային շնչառությունն է կամ շնչառության աննորմալ ցածր հաճախականությունը), որը սահմանվում է որպես ապնոէների և հիպոպնեայի քանակ ժամ քնած ժամանակ (AHI-ի և OSAS-ի գնահատման չափանիշների միջև կապը ներկայացված է աղյուսակ S2-ում):AHI-ի և PTT գրգռման ինդեքսի միջև կապը ուսումնասիրելու համար ընտրվել են SAS-ով 20 հիվանդների շնչառական ազդանշանները և վերլուծվել TATSA-ներով:Ինչպես ցույց է տրված Նկար 5I-ում, PTT գրգռման ինդեքսը դրականորեն փոխկապակցված է AHI-ի հետ, քանի որ քնի ժամանակ ապնոեն և հիպոպնոեն առաջացնում են արյան ճնշման ակնհայտ և անցողիկ բարձրացում՝ հանգեցնելով PTT-ի նվազմանը:Հետևաբար, մեր TATSA-ն կարող է միաժամանակ ստանալ կայուն և ճշգրիտ իմպուլսային և շնչառական ազդանշաններ՝ այդպիսով ապահովելով սրտանոթային համակարգի և SAS-ի վերաբերյալ կարևոր ֆիզիոլոգիական տեղեկատվություն՝ հարակից հիվանդությունների մոնիտորինգի և գնահատման համար:

Ամփոփելով՝ մենք մշակել ենք TATSA՝ օգտագործելով ժակետի ամբողջական կարը՝ միաժամանակ տարբեր ֆիզիոլոգիական ազդանշաններ հայտնաբերելու համար:Այս սենսորն ուներ բարձր զգայունություն՝ 7,84 մՎ Pa−1, արագ արձագանքման ժամանակ՝ 20 մվ, բարձր կայունություն՝ ավելի քան 100,000 ցիկլեր և աշխատանքային հաճախականության լայն թողունակություն:TATSA-ի հիման վրա մշակվել է նաև WMHMS՝ չափված ֆիզիոլոգիական պարամետրերը բջջային հեռախոսին փոխանցելու համար:TATSA-ն կարող է ներառվել հագուստի տարբեր վայրերում էսթետիկ դիզայնի համար և օգտագործվել զարկերակային և շնչառական ազդանշանները միաժամանակ իրական ժամանակում վերահսկելու համար:Համակարգը կարող է կիրառվել՝ օգնելու տարբերակել առողջ անհատներին CAD կամ SAS-ով հիվանդների միջև՝ մանրամասն տեղեկատվություն գրավելու ունակության պատճառով:Այս ուսումնասիրությունը տրամադրեց հարմարավետ, արդյունավետ և օգտագործողի համար հարմար մոտեցում մարդկային զարկերակի և շնչառության չափման համար, ինչը առաջընթաց է ներկայացնում կրելի տեքստիլ էլեկտրոնիկայի զարգացման գործում:

Չժանգոտվող պողպատը բազմիցս անցել է կաղապարով և ձգվել՝ ձևավորելով 10 մկմ տրամագծով մանրաթել։Չժանգոտվող պողպատից մանրաթել, որպես էլեկտրոդ, տեղադրվել է մի քանի առևտրային միաշերտ տերիլենի մանվածքների մեջ:

Սինուսոիդային ճնշման ազդանշան ապահովելու համար օգտագործվել է ֆունկցիայի գեներատոր (Stanford DS345) և ուժեղացուցիչ (LabworkPa-13):TATSA-ի վրա կիրառվող արտաքին ճնշումը չափելու համար օգտագործվել է երկակի տիրույթի ուժի սենսոր (Vernier Software & Technology LLC):Keithley համակարգի էլեկտրամետրը (Keithley 6514) օգտագործվել է TATSA-ի ելքային լարման և հոսանքի մոնիտորինգի և գրանցման համար:

Համաձայն AATCC փորձարկման մեթոդի 135-2017, մենք օգտագործեցինք TATSA-ն և բավականաչափ բալաստը որպես 1,8 կգ բեռ, այնուհետև դրանք դրեցինք առևտրային լվացքի մեքենայի մեջ (Labtex LBT-M6T)՝ մեքենայի լվացման նուրբ ցիկլեր կատարելու համար:Այնուհետև լվացքի մեքենան լցրեցինք 18 գալոն ջրով 25°C ջերմաստիճանում և լվացքի սարքը դրեցինք լվացքի ընտրված ցիկլի և ժամանակի համար (խառնման արագություն, րոպեում 119 հարված; լվացման ժամանակ՝ 6 րոպե; վերջնական պտտման արագություն՝ 430 պտ/րոպ, վերջնական պտտման ժամանակը, 3 րոպե):Վերջապես, TATSA-ն չոր վիճակում կախեցին անշարժ օդում 26°C-ից ոչ բարձր սենյակային ջերմաստիճանում:

Փորձարկվողներին հանձնարարվել է պառկել անկողնու վրա պառկած դիրքով:TATSA-ն տեղադրվել է չափման վայրերում։Երբ փորձարկվողները ստանդարտ պառկած դիրքում էին, նրանք 5-ից 10 րոպե պահպանեցին լիովին հանգիստ վիճակ:Այնուհետև իմպուլսի ազդանշանը սկսեց չափվել:

Այս հոդվածի լրացուցիչ նյութերը հասանելի են https://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/11/eaay2840/DC1 կայքում

Նկ S9.TATSA-ի ուժի բաշխման մոդելավորման արդյունքը 0,2 կՊա կիրառական ճնշման տակ՝ օգտագործելով COMSOL ծրագրաշարը:

Նկ. S10.Կոնտակտային միավորի ուժի բաշխման մոդելավորման արդյունքները համապատասխանաբար 0,2 և 2 կՊա կիրառական ճնշումների ներքո:

Նկ. S11.Կարճ միացման պայմաններում կոնտակտային միավորի լիցքի փոխանցման ամբողջական սխեմատիկ նկարազարդումներ:

Նկար S13.TATSA-ի շարունակական ելքային լարումը և հոսանքը՝ ի պատասխան անընդհատ կիրառվող արտաքին ճնշման չափման ցիկլում:

Նկ S14.Լարման արձագանքը միևնույն գործվածքի տարածքում գտնվող տարբեր թվով հանգույցների միավորներին, երբ հանգույցի համարը մնում է անփոփոխ:

Նկ. S15.Համեմատություն երկու տեքստիլ սենսորների ելքային ցուցանիշների միջև՝ օգտագործելով ամբողջական կարդիգանի կարը և պարզ կարը:

Նկ. S16.Գծապատկերներ, որոնք ցույց են տալիս հաճախականության արձագանքները 1 կՊա դինամիկ ճնշման դեպքում և 3, 5, 7, 9, 10, 11, 13, 15, 18 և 20 Հց ճնշման մուտքային հաճախականության դեպքում:

Նկար S25.Սենսորի ելքային լարումները, երբ առարկան գտնվում էր ստատիկ և շարժման պայմաններում:

Նկ S26.Լուսանկարը, որը ցույց է տալիս TATSA-ները, որոնք տեղադրված են որովայնի և դաստակի վրա միաժամանակ՝ համապատասխանաբար շնչառությունը և զարկերակը չափելու համար:

Սա բաց հասանելիության հոդված է, որը տարածվում է Creative Commons Attribution-NonCommercial լիցենզիայի պայմաններով, որը թույլ է տալիս օգտագործել, տարածել և վերարտադրել ցանկացած միջավայրում, քանի դեռ արդյունքի օգտագործումը կոմերցիոն շահերի համար չէ և պայմանով, որ բնօրինակ աշխատանքը պատշաճ է: մեջբերված.

ԾԱՆՈԹՈՒԹՅՈՒՆ. Մենք խնդրում ենք միայն ձեր էլ.փոստի հասցեն, որպեսզի այն անձը, ում էջը խորհուրդ եք տալիս, իմանա, որ դուք ցանկանում եք, որ նա տեսնի այն, և որ դա անպետք փոստ չէ:Մենք չենք գրավում էլփոստի որևէ հասցե:

Վենջինգ Ֆան, Քյան Հե, Քեյու Մենգ, Սյուլուն Թան, Չժիհաո Չժոու, Գաոցյան Չժան, Ջին Յան, Չժոն Լին Վանգ

Առողջության մոնիտորինգի համար մշակվել է ամբողջ տեքստիլային տրիբոէլեկտրական սենսոր՝ բարձր ճնշման զգայունությամբ և հարմարավետությամբ:

Վենջինգ Ֆան, Քյան Հե, Քեյու Մենգ, Սյուլուն Թան, Չժիհաո Չժոու, Գաոցյան Չժան, Ջին Յան, Չժոն Լին Վանգ

Առողջության մոնիտորինգի համար մշակվել է ամբողջ տեքստիլային տրիբոէլեկտրական սենսոր՝ բարձր ճնշման զգայունությամբ և հարմարավետությամբ:

© 2020 Գիտության առաջընթացի ամերիկյան ասոցիացիա:Բոլոր իրավունքները պաշտպանված են։AAAS-ը HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef և COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548-ի գործընկերն է: