Текстиль электроникасы шәхси сәламәтлек белән идарә итүне тормышка ашыру өчен бик кирәк.Ләкин, күпчелек хәбәр ителгән текстиль электроникасы вакыт-вакыт бер физиологик сигналны яисә сигналларның ачык детальләрен сагынып, өлешчә сәламәтлекне бәяләүгә китерә ала.Моннан тыш, искиткеч мөлкәт һәм уңайлы тукымалар әле дә проблема булып кала.Монда без югары басым сизгерлеге һәм уңайлыгы булган трибоэлектрик текстиль сенсоры массивы турында хәбәр итәбез.Ул басым сизгерлеген күрсәтә (7,84 мВ Па - 1), тиз җавап вакыты (20 мс), тотрыклылык (> 100,000 цикл), киң эш ешлыгы киңлеге (20 Гц га кадәр), һәм машина юу (> 40 юу).Ясалган TATSAлар бер үк вакытта артериаль импульс дулкыннарын һәм сулыш сигналларын күзәтү өчен киемнең төрле өлешләренә тезелгәннәр.Алга таба без йөрәк-кан тамырлары авыруларын һәм йокы апне синдромын озак вакытлы һәм нинвазив бәяләү өчен сәламәтлекне күзәтү системасын эшләдек, бу кайбер хроник авыруларны санлы анализлау өчен зур алгарышны күрсәтә.
Киеп була торган электроника кызыклы мөмкинлекне күрсәтә, чөнки шәхси медицинада перспективалы кулланмалар.Алар кешенең сәламәтлеген өзлексез, реаль вакытта һәм винвазив булмаган рәвештә күзәтә алалар (1–11).Пульс һәм сулыш, мөһим билгеләрнең ике алыштыргысыз компоненты буларак, физиологик халәтне төгәл бәяләргә, шулай ук бәйле авырулар диагностикасы һәм прогнозы турында искиткеч мәгълүмат бирә ала (12–21).Бүгенге көнгә нечкә физиологик сигналларны табу өчен күпчелек киемле электроника полиэтилен терефталат, полимиметилсилоксан, полимимид, пыяла, силикон кебек ультратин субстратларга нигезләнгән (22–26).Терендә куллану өчен бу субстратларның җитешсезлеге аларның планар һәм каты форматында.Нәтиҗәдә, кассеталар, бандалар, яки башка механик җиһазлар киеп була торган электроника һәм кеше тиресе арасында компакт контакт булдыру өчен кирәк, бу озак вакыт куллану вакытында ачулануга һәм уңайсызлыкларга китерергә мөмкин (27, 28).Моннан тыш, бу субстратларның һава үткәрүчәнлеге начар, нәтиҗәдә озак вакытлы, өзлексез мониторинг өчен кулланылганда уңайсызлык барлыкка килә.Сәламәтлек саклау өлкәсендә күрсәтелгән проблемаларны җиңеләйтү өчен, аеруча көндәлек куллануда, акыллы тукымалар ышанычлы чишелеш тәкъдим итә.Бу тукымалар йомшаклык, җиңел авырлык, сулыш алу үзенчәлекләренә ия, һәм шулай итеп, киеп була торган электроникада уңайлыкны тормышка ашыру потенциалына ия.Соңгы елларда интенсив тырышлык сизгер сенсорларда, энергия җыюда һәм саклауда текстильгә нигезләнгән системаларны үстерүгә багышланды (29–39).Аерым алганда, импульс һәм сулыш сигналлары мониторингында кулланылган оптик җепсел, пиезоэлектрик һәм каршылыкка нигезләнгән акыллы тукымалар турында уңышлы тикшеренүләр хәбәр ителде (40–43).Ләкин, бу акыллы тукымалар гадәттә түбән сизгерлеккә һәм бер мониторинг параметрына ия һәм зур масштабта җитештереп булмый (S1 таблицасы).Импульсны үлчәгәндә, импульсның зәгыйфь һәм тиз үзгәрүчәнлеге аркасында җентекле мәгълүматны алу кыен (мәсәлән, аның үзенчәлек нокталары), һәм шулай итеп, югары сизгерлек һәм ешлыкка җавап бирү таләп ителә.
Бу тикшеренүдә без эпидермаль нечкә басымны алу өчен югары сизгерлеге булган трибоэлектрик текстиль сенсоры массивын (TATSA) тәкъдим итәбез, тулы кардиган тегүендә үткәргеч һәм нейлон җепләр белән бәйләнгән.TATSA югары басым сизгерлеген (7,84 мВ Па - 1), тиз җавап вакыты (20 мс), тотрыклылык (> 100,000 цикл), киң эш ешлыгы киңлеге (20 Гц га кадәр), һәм машина юу (> 40 юу) тәэмин итә ала.Ул үзен киемгә уңайлы, уңайлы, эстетик зәвык белән берләштерә ала.Шунысы игътибарга лаек, безнең TATSA турыдан-туры тукыманың төрле урыннарына кертелергә мөмкин, алар муен, беләк, бармак очлары һәм тубык позицияләрендәге импульс дулкыннарына һәм карын һәм күкрәк сулыш дулкыннарына туры килә.Реаль вакыттагы һәм ерактагы сәламәтлек мониторингында TATSA-ның искиткеч күрсәткечләрен бәяләү өчен, без йөрәк-кан тамырлары авыруларын анализлау һәм йокы апне синдромын бәяләү өчен физиологик сигналларны өзлексез алу һәм саклау өчен шәхси интеллектуаль сәламәтлекне күзәтү системасын булдырабыз. ).
1А рәсемендә күрсәтелгәнчә, импульс һәм сулыш сигналларын динамик һәм бер үк вакытта мониторинглау өчен, ике TATSA күлмәкнең күкрәгенә һәм күкрәгенә тезелгән.Бу физиологик сигналлар сәламәтлек торышын алга таба анализлау өчен интеллектуаль мобиль терминал кушымтасына (APP) чыбыксыз тапшырылды.1Б рәсемдә TATSA тукыма кисәгенә тегелгән, һәм инсетта тулы кардиган тегүдә характерлы үткәргеч җеп һәм коммерция нейлон җепләрен кулланып үрелгән TATSAның киңәйтелгән күренеше күрсәтелә.Фундаменталь гади тегү, иң киң таралган һәм төп трикотаж ысулы белән чагыштырганда, тулы кардиган тегү сайланды, чөнки үткәргеч җепнең цикл башы белән нейлон җепнең күрше ябыштыргыч башы арасындагы контакт (S1 рәсем) өслек. нокта контактына караганда, югары трибоэлектрик эффект өчен зуррак эш өлкәсенә китерә.Conductткәргеч җепне әзерләү өчен, без тотрыксыз корычны төп үзәк җепсел итеп сайладык, һәм бер катлы Терилен җепләренең берничә кисәге үзәк җепсел тирәсендә диаметры 0,2 мм булган бер үткәргеч җепкә борылды (S2 рәсем). электрлаштыру өслеге дә, үткәргеч электрод та.Диаметры 0,15 мм булган һәм бүтән электрлаштыру өслеге булып эшләгән нейлон җепнең көчле киеренке көче булган, чөнки ул бер-берсенә бәйләнмәгән җепләр белән борылган (S3 рәсем).Рәсем 1 (C һәм D, тиешенчә), үткәргеч җеп һәм нейлон җепнең фотосурәтләрен күрсәтә.Инсетлар үзләренең сканерлау электрон микроскопиясе (SEM) рәсемнәрен күрсәтәләр, алар үткәргеч җепнең типик кисемтәсен һәм нейлон җепнең өслеген күрсәтәләр.Conductткәргеч һәм нейлон җепләрнең югары киеренкелеге, барлык сенсорларның бердәм эшләвен саклап калу өчен, сәнәгать машинасында туку сәләтен тәэмин итте.1E рәсемдә күрсәтелгәнчә, үткәргеч җепләр, нейлон җепләр һәм гади җепләр тиешле конусларына яраландылар, аннары автомат туку өчен сәнәгать компьютерлаштырылган яссы трикотаж машинасына урнаштырылды (S1 кино).Инҗирдә күрсәтелгәнчә.S4, берничә TATSA индустриаль машина ярдәмендә гади тукымалар белән бәйләнгән.Калынлыгы 0,85 мм һәм авырлыгы 0,28 г булган бер TATSA бөтен структурадан индивидуаль куллану өчен яраклаштырыла ала, аның башка тукымалар белән яхшы ярашуын күрсәтә.Моннан тыш, коммерция нейлон җепләренең төрлелеге аркасында TATSAs эстетик һәм мода таләпләрен канәгатьләндерү өчен төрле төстә эшләнергә мөмкин (1F рәсем һәм S5 рәсем).Ясалган TATSAларның искиткеч йомшаклыгы һәм каты бөкләнү яки деформациягә каршы тору сәләте бар (рәсем S6).1G рәсемдә TATSA турыдан-туры карынга һәм свитерның кафесына тезелгән.Свитерны чигү процессы инҗирдә күрсәтелгән.S7 һәм S2 кино.Карын торышындагы сузылган TATSAның алгы һәм арткы ягы детальләре инҗирдә күрсәтелгән.S8 (А һәм В, тиешенчә), һәм үткәргеч җепнең һәм нейлон җепнең торышы инҗирдә күрсәтелгән.S8C.Монда күреп була, TATSA гади тукымаларга акыллы һәм акыллы күренү өчен бербөтен итеп урнаштырыла ала.
А) Ике TATSA реаль вакытта импульс һәм сулыш сигналларын мониторинглау өчен күлмәккә интеграцияләнгән.Б) TATSA һәм кием комбинациясенең схематик иллюстрациясе.Инсетта сенсорның киңәйтелгән күренешен күрсәтә.В) үткәргеч җепнең фотосы (масштаблы штрих, 4 см).Инсет - үткәргеч җепнең кисемтәсенең SEM образы (масштаблы штрих, 100 мм), ул дат басмас корычтан һәм Терилен җепләрдән тора.(D) Нейлон җепнең фотосы (масштаблы штрих, 4 см).Инсет - нейлон җеп өслегенең SEM образы (масштаблы штрих, 100 мм).(E) Компьютерлаштырылган яссы трикотаж машинасының TATSA-ларны автоматик туку эше.(F) Төрле төстәге TATSA фотографиясе (масштаблы штрих, 2 см).Инсет - аның йомшаклыгын күрсәтүче борылган TATSA.(G) Свитерга тулысынча һәм бербөтен итеп урнаштырылган ике TATSA фотосы.Фото кредит: Венцин Фан, Чунцин университеты.
TATSAның эш механизмын, шул исәптән аның механик һәм электр үзлекләрен анализлау өчен, без 2A рәсемдә күрсәтелгәнчә, TATSA геометрик трикотаж моделен төзедек.Тулы кардиган тегү кулланып, үткәргеч һәм нейлон җепләр курс һәм вал юнәлешендә цикл берәмлекләре формасында үзара бәйләнгән.Бер цикл структурасы (рәсем S1) цикл башыннан, цикл кулыннан, кабырга кисешкән өлештән, тегү кулы һәм тегү башыннан тора.Ике төрле җеп арасындагы контакт өслегенең ике формасын табарга мөмкин: (i) үткәргеч җепнең цикл башы белән нейлон җепнең чигү башы арасындагы контакт өслеге һәм (ii) цикл башы арасындагы контакт өслеге. нейлон җеп һәм үткәргеч җепнең чигү башы.
А) трикотаж әйләнәләренең алгы, уң һәм өске яклары белән TATSA.(B) COMSOL программа тәэминаты ярдәмендә 2 kPa кулланылган басым астында TATSA көчен таратуның симуляция нәтиҗәсе.В) кыска схема шартларында контакт җайланмасының корылма күчерүенең схематик иллюстрацияләре.(D) COMSOL программасын кулланып, ачык схема шартларында контакт берәмлеген корылма бүлүнең симуляция нәтиҗәләре.
TATSAның эш принцибын ике аспектта аңлатырга мөмкин: тышкы көчне стимуллаштыру һәм аның зарарлы корылмасы.Тышкы көч стимулына җавап итеп стресс бүленешен интуитив аңлау өчен, без 2MS һәм 0,2 kPa төрле тышкы көчләрдә COMSOL программасын кулланып чикләнгән элемент анализын кулландык, 2B рәсемдә һәм инҗирдә күрсәтелгәнчә.S9.Стресс ике җепнең контакт өслегендә барлыкка килә.Инҗирдә күрсәтелгәнчә.S10, без стресс бүленешен ачыклау өчен ике цикл берәмлеген карадык.Ике төрле тышкы көч астында стресс бүленешен чагыштырганда, үткәргеч һәм нейлон җепләр өслегендәге стресс тышкы көченең көчәюе белән арта, нәтиҗәдә ике җеп арасындагы контакт һәм экструзия барлыкка килә.Тышкы көч чыккач, ике җеп аерыла һәм бер-берсеннән ераклаша.
Conductткәргеч җеп белән нейлон җеп арасындагы контакт-аеру хәрәкәтләре корылма күчерүне этәрә, бу трибоэлектризация һәм электростатик индукция кушылуы белән бәйле.Электр җитештерү процессын ачыклау өчен, без ике җепнең бер-берсе белән бәйләнгән өлкәсенең кисемтәсен анализлыйбыз (2C1 рәсем).2 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә (C2 һәм C3, тиешенчә), TATSA тышкы көч белән стимуллашканда һәм ике җеп бер-берсе белән контактта булганда, үткәргеч һәм нейлон җепләр өслегендә электрлаштыру барлыкка килә, һәм эквивалент корылмалар капма-каршы. поляритлар ике җеп өслегендә барлыкка килә.Ике җеп аерылганнан соң, электростатик индукция эффекты аркасында эчке дат басмаган корычка уңай корылмалар кертелә.Тулы схематик инҗирдә күрсәтелгән.S11.Электр җитештерү процессын күбрәк санлы аңлау өчен, без COMSOL программа ярдәмендә TATSA-ның потенциаль бүленешен симуляцияләдек (2D рәсем).Ике материал контактта булганда, корылма, нигездә, сүрелү материалына җыела, һәм электродта аз күләмле индуктив корылма бар, нәтиҗәдә кечкенә потенциал (2D рәсем, аста).Ике материал аерылганда (2D рәсем, өстә), потенциаль аерма аркасында электродтагы индуктив корылма арта, һәм тиешле потенциал арта, бу экспериментлар нәтиҗәләре һәм симуляцияләр арасындагы яхшы ярашны күрсәтә. .Моннан тыш, TATSA үткәрүче электрод Терилен җепләренә төрелгән һәм тире ике сүрелү материалы белән контактта булганлыктан, TATSA турыдан-туры тирегә киелгәндә, заряд тышкы көчкә бәйле һәм булмаячак. тире белән зәгыйфьләнергә.
Төрле аспектларда безнең TATSA эшчәнлеген характерлау өчен, без функция генераторы, көч көчәйткеч, электродинамик селкетүче, көч үлчәү, электрометр һәм компьютер булган үлчәү системасын бирдек (S12 рәсем).Бу система 7 кПа кадәр тышкы динамик басым ясый.Экспериментта TATSA яссы пластик таблицага урнаштырылды, һәм чыгу электр сигналлары электрометр белән яздырылды.
Conductткәргеч һәм нейлон җепләрнең спецификасы TATSA җитештерүчәнлегенә тәэсир итә, чөнки алар контакт өслеген һәм тышкы басымны сизү сәләтен билгели.Моны тикшерү өчен без ике җепнең өч зурлыгын ясадык: 150D / 3, 210D / 3 зурлыктагы үткәргеч җеп, һәм 250D / 3 һәм 150D / 6, 210D / 6, һәм 250D зурлыктагы нейлон җеп. / 6 (D, инкарь; аерым җепләрнең җепсел калынлыгын билгеләү өчен кулланыла торган үлчәү берәмлеге; югары санлы тукымалар калын булырга мөмкин).Аннары, без сенсорга бәйләү өчен төрле зурлыктагы бу ике җепне сайлап алдык, һәм TATSA үлчәме 3 см 3 см сакланган, вал юнәлешендә 16 һәм цикл юнәлешендә 10.Шулай итеп, тугыз трикотаж үрнәге булган сенсорлар алынды.150D / 3 зурлыктагы үткәргеч җеп һәм сенсор 150D / 6 зурлыгында нейлон җеп, һәм 250D / 3 зурлыктагы үткәргеч җеп һәм сенсор 250D / зурлыгында нейлон җеп. 6 иң калын иде.0,1 - 7 кПа механик дулкынлану астында, бу үрнәкләр өчен электр чыганаклары системалы рәвештә тикшерелде һәм сыналды, 3A рәсемдә күрсәтелгәнчә.Тугыз TATSA-ның чыгу көчәнеше кулланылган басымның көчәюе белән 0,1 дән 4 кПа кадәр артты.Аерым алганда, барлык трикотаж үрнәкләреннән 210D / 3 үткәргеч җеп һәм 210D / 6 нейлон җепнең спецификациясе иң югары электр чыганагын китерде һәм иң сизгерлекне күрсәтте.Чыгыш көчәнеше TATSA калынлыгының артуы белән тенденцияне күрсәтте (контакт өслеге җитәрлек булганга), TATSA 210D / 3 үткәргеч җеп һәм 210D / 6 нейлон җеп кулланып трикотажланганчы.Калынлыкның тагын да артуы җепләрнең тышкы басымның үзләштерүенә китерәчәк, чыгу көчәнеше тиешенчә кимеде.Моннан тыш, түбән басымлы төбәктә (<4 kPa), басым көчәнешенең үз-үзен тотышлы сызыклы үзгәрүе 7,84 мВ Pa - 1 өстен басым сизгерлеген бирде.> Гары басымлы төбәктә (> 4 кПа), түбән сүрелү сизгерлеге 0,31 мВ Па - 1 эксперименталь рәвештә эффектив сүрелү өлкәсенең туенуы аркасында күзәтелде.Көч куллануның капма-каршы процессында охшаш басым сизгерлеге күрсәтелде.Төрле басым астында чыгу көчәнешенең һәм токның конкрет вакыт профиле инҗирдә күрсәтелгән.S13 (тиешенчә А һәм В).
А) үткәргеч җепнең (150D / 3, 210D / 3, һәм 250D / 3) тугыз трикотаж үрнәге астында чыгу көчәнеше нейлон җеп белән кушылган (150D / 6, 210D / 6, һәм 250D / 6).Б) цикл номерын вал юнәлешендә үзгәртмәгәндә, бер үк тукыма өлкәсендә төрле санлы цикл берәмлекләренә көчәнеш реакциясе.(C) Динамик басым астында ешлык җавапларын күрсәтүче участоклар һәм 1 Гц басым кертү ешлыгы.(D) 1, 5, 10, һәм 20 Гц ешлыклары астында төрле чыгу һәм ток көчәнешләре.(E) 1 kPa басымы астында TATSAның ныклык сынавы.F) 20 һәм 40 тапкыр юылганнан соң TATSA-ның чыгыш үзенчәлекләре.
Сәнгатьчәнлек һәм чыгу көчәнеше шулай ук TATSA-ның тегү тыгызлыгына тәэсир иттеләр, бу тукыманың үлчәнгән өлкәсендәге циклларның гомуми саны белән билгеләнде.Текст тыгызлыгының артуы тукымалар структурасының зуррак компактына китерәчәк.3Б рәсемдә тукымалар өлкәсендә 3 см 3 см төрле цикл саннары астында чыгыш күрсәткечләре күрсәтелә, һәм инсетта цикл берәмлеге структурасы күрсәтелә (без цикл номерын курс юнәлешендә 10, ә цикл номерын вал юнәлеше 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, һәм 26 иде).Opикләнү санын арттырып, чыгу көчәнеше беренче тапкыр контакт өслегенең артуы аркасында артты, чөнки максималь чыгу көчәнешенең максималь саны 7,5 V булганга кадәр. Бу ноктадан соң чыгу көчәнеше кимү тенденциясенә иярде, чөнки TATSA кысылды, һәм ике җепнең контакт-аеру урыны кимеде.Тыгызлыкның чыгарылышка нинди юнәлештә зур йогынты ясавын ачыклау өчен, без TATSA-ның цикл номерын 18 юнәлештә сакладык, һәм курс юнәлешендәге цикл саны 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, һәм 14. Тиешле чыгу көчәнеше инҗирдә күрсәтелгән.S14.Чагыштыру өчен, без курс юнәлешендәге тыгызлыкның чыгу көчәнешенә зуррак йогынты ясавын күрә алабыз.Нәтиҗәдә, 210D / 3 үткәргеч җепнең трикотаж үрнәге һәм 210D / 6 нейлон җеп һәм 180 цикл берәмлеге чыгару характеристикаларын тулы бәяләгәннән соң TATSA бәйләү өчен сайланды.Моннан тыш, без ике текстиль сенсорының чыгу сигналларын тулы кардиган тегү һәм гади тегү ярдәмендә чагыштырдык.Инҗирдә күрсәтелгәнчә.S15, тулы кардиган тегү ярдәмендә электр чыгу һәм сизгерлек гади тегү куллануга караганда күпкә югарырак.
Реаль вакыт сигналларын мониторинглау өчен җавап вакыты үлчәнде.Сенсорның тышкы көчләргә җавап вакытын тикшерү өчен, без көчәнеш сигналларын динамик басым керемнәре белән 1 - 20 Гц ешлыгында чагыштырдык (тиешенчә 3C рәсем һәм S16 рәсем).Чыгыш көчәнешенең дулкын формалары 1 кПа басымы астында синусоидаль басым дулкыннары белән диярлек охшаш иде, һәм чыгу дулкын формаларының тиз җавап вакыты булган (якынча 20 мс).Бу гистерез эластик структура белән тышкы көчне алганнан соң мөмкин кадәр тизрәк кире кайтмаганга бәйле булырга мөмкин.Шуңа да карамастан, бу кечкенә гистерез реаль вакыттагы мониторинг өчен яраклы.Билгеле ешлык диапазоны белән динамик басым алу өчен, TATSA-ның тиешле ешлык реакциясе көтелә.Шулай итеп, TATSA ешлыгы характеристикасы да сыналды.Тышкы мавыктыргыч ешлыкны арттырып, чыгу көчәнешенең амплитудасы үзгәрешсез калды, ә токның амплитудасы 1 - 20 Гц (3D рәсем) үзгәргәндә артты.
TATSA-ның кабатлануын, тотрыклылыгын, ныклыгын бәяләү өчен, без көчәнешне һәм басым йөкләү-төшү циклларына агымдагы җавапларны сынадык.Сенсорга 5 Гц ешлыгы булган 1 кПа басымы кулланылды.Пик-көчәнеш көчәнеше һәм ток 100,000 йөкләү-төшү циклыннан соң теркәлде (тиешенчә 3E рәсем һәм S17 рәсем).Вольтның һәм агымдагы дулкын формасының киңәйтелгән күренеше 3E һәм инҗир керемнәрендә күрсәтелгән.S17.Нәтиҗә TATSAның искиткеч кабатлануын, тотрыклылыгын һәм ныклыгын күрсәтә.Washу шулай ук TATSA-ның бөтен текстиль җайланмасы буларак бәяләү критерийы.Washу сәләтен бәяләү өчен, без текстиль химиклары һәм колоритлары ассоциациясе (AATCC) сынау методы 135-2017 буенча TATSAны машина белән юганнан соң, сенсорның чыгу көчәнешен сынадык.Washентекле юу процедурасы материалларда һәм методларда тасвирланган.3F рәсемдә күрсәтелгәнчә, электр чыганаклары 20 тапкыр һәм 40 тапкыр юылганнан соң теркәлде, бу юу сынаулары вакытында чыгу көчәнешенең аерым үзгәреше булмаганын күрсәтте.Бу нәтиҗәләр TATSAның искиткеч юылуын раслый.Киеп була торган текстиль сенсоры буларак, без шулай ук TATSA киеренкелектә (S18 рәсем), борылган (S19 рәсем), һәм төрле дымлылык (S20 рәсем) шартларында чыгыш ясауны тикшердек.
Aboveгарыда күрсәтелгән TATSA-ның күп өстенлекләренә нигезләнеп, без физиологик сигналларны өзлексез алу, аннары пациентка профессиональ киңәшләр бирү мөмкинлегенә ия булган чыбыксыз мобиль сәламәтлекне күзәтү системасын (WMHMS) эшләдек.4A рәсемдә TATSA нигезендә WMHMS схемасы схемасы күрсәтелгән.Системаның дүрт компоненты бар: аналог физиологик сигналлар алу өчен TATSA, аз пассажир фильтрлы аналог кондиционер схемасы һәм сигналларның яхшы детальләрен һәм синхронизмын тәэмин итү өчен көчәйткеч (MAX4465), аналог-санлы Аналог сигналларны цифрлы сигналларга җыю һәм конверсияләү өчен микроконтроль берәмлеге нигезендә конвертер, һәм санлы сигналны кәрәзле телефон терминалы кушымтасына тапшыру өчен Bluetooth модуле (CC2640 аз көчле Bluetooth чип) (APP; Huawei Honor 9).Бу тикшеренүдә без TATSA-ны 4-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә бау, билбау, бармак таягы һәм носкага бәйләдек.
А) WMHMS иллюстрациясе.Б) ТАТСА фотолары, билбауга, бармак каешына, носкига һәм күкрәк каешына тезелгән.(C1) муендагы, (D1) беләк, (E1) бармак очында һәм (F1) тубыктагы импульсны үлчәү.(C2) муендагы, (D2) беләк, (E2) бармак очында һәм (F2) тубыктагы импульс дулкын формасы.(G) Төрле яшьтәге импульс дулкын формалары.З) Бер импульс дулкынына анализ.AIx (%) = P2 / P1 дип билгеләнгән радиаль арттыру индексы (AIx).P1 - алга барган дулкынның иң югары ноктасы, ә P2 - чагылган дулкынның иң югары ноктасы.(I) Брахиаль һәм тубыкның импульс циклы.Пульс дулкын тизлеге (PWV) PWV = D / ∆T дип билгеләнә.D - тубык белән брахиаль арасы.∆T - тубыкның иң югары очлары һәм брахиаль импульс дулкыннары арасындагы вакыт тоткарлыгы.ПТТ, импульс транзит вакыты.(J) Сәламәт һәм CADлар арасында AIx һәм брахиаль-тубык PWV (BAPWV) чагыштыру.* П <0.01, ** П <0,001, һәм *** П <0.05.HTN, гипертония;CHD, коронар йөрәк авыруы;ДМ, шикәр авыруы.Фото кредит: Jinзинь Ян, Чунцин университеты.
Кеше тәненең төрле өлешләренең импульс сигналларын күзәтү өчен, без югарыда телгә алынган бизәкләрне TATSAs белән тиешле позицияләргә бәйләдек: муен (4C1 рәсем), беләк (4D1 рәсем), бармак очлары (4E1 рәсем), һәм тубык (4F1 рәсем). ), S3 - S6 фильмнарында күрсәтелгәнчә.Медицинада импульс дулкында өч төп үзенчәлек бар: алга киткән дулкынның иң югары ноктасы, чагылган дулкынның иң югары ноктасы һәм P3 дикротик дулкының иң югары ноктасы.Бу үзенчәлек нокталарының характеристикалары артериаль эластиклыкның, периферик каршылыкның, йөрәк-кан тамырлары системасы белән бәйле сул карын контрактлыгын күрсәтә.Aboveгарыдагы дүрт позициядә 25 яшьлек хатын-кызның импульс дулкын формалары алынган һәм безнең тестта язылган.Игътибар итегез, өч аергыч үзенчәлек ноктасы (P1 - P3) импульс дулкын формасында муен, беләк һәм бармак очлары позициясендә күзәтелгән, 4 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә (C2 - E2).Киресенчә, тубык позициясендә импульс дулкын формасында P1 һәм P3 гына күренде, һәм P2 юк иде (4F2 рәсем).Бу нәтиҗә сул карыннан чыккан кан дулкынының суперпозициясе һәм аскы куллардан чагылган дулкын аркасында килеп чыккан (44).Элеккеге тикшеренүләр күрсәткәнчә, P2 дулкын формаларында өске экстрементларда үлчәнгән, ләкин тубыкта түгел (45, 46).Инҗирдә күрсәтелгәнчә, без TATSA белән үлчәнгән дулкын формаларында охшаш нәтиҗәләрне күзәттек.Монда өйрәнелгән 80 пациентның типик мәгълүматларын күрсәтүче S21.Без P2 тубыкта үлчәнгән бу импульс дулкын формаларында күренмәгәнен күрәбез, TATSAның дулкын формасы эчендә нечкә үзенчәлекләрне табу сәләтен күрсәтә.Бу импульсны үлчәү нәтиҗәләре безнең WMHMSның өске һәм аскы тәннең импульс дулкын характеристикаларын төгәл ачып бирә алуын һәм аның башка әсәрләрдән өстен булуын күрсәтә (41, 47).Алга таба безнең TATSA төрле яшьтә киң кулланылырга мөмкинлеген күрсәтү өчен, без төрле яшьтә 80 предметның импульс дулкын формаларын үлчәдек, һәм инҗирдә күрсәтелгәнчә кайбер типик мәгълүматларны күрсәттек.S22.4G рәсемендә күрсәтелгәнчә, без 25, 45, һәм 65 яшьлек өч катнашучыны сайладык, һәм өч үзенчәлек яшь һәм урта яшьтәге катнашучылар өчен ачык иде.Медицина әдәбияты буенча (48), күпчелек кешеләрнең импульс дулкын формаларының характеристикалары картайган саен үзгәрә, мәсәлән, P2 ноктасының юкка чыгуы, чагылган дулкын аркасында барлыкка килүче дулкын өстендә үзен алга җибәрү өчен алга китте. тамыр эластиклыгы.Бу күренеш без туплаган дулкын формаларында да чагыла, TATSAның төрле халыкка кулланылуын тагын да раслый.
Пульс дулкын формасы шәхеснең физиологик торышына гына түгел, ә сынау шартларына да кагыла.Шуңа күрә, без импульс сигналларын TATSA һәм тире арасындагы төрле контакт тыгызлыгы астында үлчәдек (S23 рәсем) һәм үлчәү мәйданындагы төрле ачыклау позицияләре (S24 рәсем).TATSA үлчәү мәйданындагы зур эффектив ачыклау өлкәсендә судно тирәсендә тулы мәгълүмат булган эзлекле импульс дулкын формаларын ала ала.Моннан тыш, TATSA белән тире арасында төрле контакт тыгызлыгы астында аерылып торган сигналлар бар.Моннан тыш, сенсорлар кигән кешеләрнең хәрәкәте импульс сигналларына тәэсир итәчәк.Предметның билеге статик хәлдә булганда, импульс дулкын формасының амплитудасы тотрыклы (S25A рәсем);киресенчә, 30 секунд эчендә беләк −70 ° - 70 ° почмакта әкрен генә хәрәкәт иткәндә, импульс дулкын формасының амплитудасы үзгәрәчәк (S25B рәсем).Ләкин, һәр импульс дулкын формасының контуры күренеп тора, һәм импульс тизлеген төгәл алырга мөмкин.Күренеп тора, кеше хәрәкәтендә импульс дулкынын тотрыклы алу өчен, сенсор дизайны һәм арткы сигнал эшкәртү кебек алга таба эш тикшерелергә тиеш.
Моннан тыш, безнең TATSA ярдәмендә алынган импульс дулкын формалары аша йөрәк-кан тамырлары системасының торышын анализлау һәм сан ягыннан бәяләү өчен, без йөрәк-кан тамырлары системасын бәяләү спецификасы буенча ике гемодинамик параметр керттек, ягъни көчәйтү индексы (AIx) һәм импульс дулкын тизлеге. (PWV), артерияләрнең эластиклыгын күрсәтә.4Х рәсемдә күрсәтелгәнчә, AIx анализы өчен 25 яшьлек сәламәт кешенең беләк позициясендә импульс дулкыны формасы кулланылды.Формула буенча (С1 бүлек) AIx = 60% алынды, бу гадәти кыйммәт.Аннары, без бер үк вакытта бу катнашучының кул һәм тубык позицияләрендә ике импульс дулкын формасын җыйдык (импульс дулкын формасын үлчәүнең җентекле ысулы материаллар һәм методларда тасвирланган).4I рәсемдә күрсәтелгәнчә, ике импульс дулкын формасының үзенчәлек нокталары аерылып торган.Аннары PWV формуласы буенча исәпләдек (С1 бүлек).PWV = 1363 см / с, бу сәламәт өлкән ир-ат көткән характеристик кыйммәт.Икенче яктан, без AIx яки PWV үлчәүләренең импульс дулкын формасының амплитудасы аермасына тәэсир итмәвен күрәбез, һәм тәннең төрле өлешләрендә AIx кыйммәтләре төрле.Безнең тикшерүдә радиаль AIx кулланылды.WMHMSның төрле кешеләрдә кулланылуын тикшерү өчен, без сәламәт төркемдә 20, гипертония (HTN) төркемендә 20, коронар йөрәк авырулары (CHD) төркемендә 20 яшьтән 50 яшькә кадәр, 20 яшьтә 20 кешене сайладык. шикәр диабеты (DM) төркеме.Без аларның импульс дулкыннарын үлчәп, аларның ике параметрын, AIx һәм PWV, 4J рәсемдә күрсәтелгәнчә чагыштырдык.HTN, CHD, DM төркемнәренең PWV кыйммәтләре сәламәт төркем белән чагыштырганда түбәнрәк һәм статистик аермага ия (PHTN ≪ 0,001, PCHD ≪ 0,001, һәм PDM ≪ 0,001; P кыйммәтләре t белән исәпләнде; тест).Шул ук вакытта, HTN һәм CHD төркемнәренең AIx кыйммәтләре сәламәт төркем белән чагыштырганда түбән иде һәм статистик аерма бар (PHTN <0.01, PCHD <0,001, һәм PDM <0.05).CHD, HTN, яки DM катнашучыларның PWV һәм AIx сәламәт төркемдәгеләргә караганда югарырак иде.Нәтиҗә шуны күрсәтә: TATSA йөрәк-кан тамырлары сәламәтлеген торгызу өчен йөрәк-кан тамырлары параметрын исәпләү өчен импульс дулкын формасын төгәл алырга сәләтле.Ахырда, чыбыксыз, югары резолюцияле, югары сизгерлек характеристикалары һәм уңайлыклары аркасында, TATSA нигезендә WMHMS реаль вакыттагы мониторинг өчен больницаларда кулланылган кыйммәтле медицина җиһазларына караганда эффектив альтернатива тәкъдим итә.
Импульс дулкыннан кала, сулыш алу мәгълүматлары шулай ук кешенең физик торышын бәяләргә булышучы төп мөһим билге.Безнең TATSA нигезендә сулыш мониторингы гадәти полисомнографиягә караганда җәлеп итүчән, чөнки аны яхшырак уңайлыклар өчен киемгә бербөтен итеп кертеп була.Ак эластик күкрәк каешына бәйләнгән, TATSA турыдан-туры кеше тәненә бәйләнгән һәм сулышны күзәтү өчен күкрәк тирәсендә сакланган (5A рәсем һәм S7 кино).TATSA кабыргаларның киңәюе һәм кысылуы белән деформацияләнде, нәтиҗәдә электр чыгу.Алынган дулкын формасы 5Б рәсемдә расланган.Зур үзгәрүләр (1,8 В амплитудасы) һәм периодик үзгәрешләр (0,5 Гц ешлыгы) булган сигнал сулыш хәрәкәтенә туры килде.Чагыштырмача кечкенә үзгәрүчәнлек сигналы йөрәк тибеше сигналы булган бу зур үзгәрү сигналына өстәлде.Сулыш алу һәм йөрәк тибеш сигналларының ешлык характеристикалары буенча, без 5C рәсемдә күрсәтелгәнчә, сулыш һәм йөрәк тибеш сигналларын аеру өчен, 0,8-Гц түбән пассажир фильтр һәм 0,8 - 20 Гц диапазон фильтры кулландык. .Бу очракта, күп физиологик мәгълүматлы тотрыклы сулыш һәм импульс сигналлары (сулыш тизлеге, йөрәк тибеше, импульс дулкынының үзенчәлек нокталары) бер үк һәм төгәл күкрәккә бер TATSA куеп алынган.
А) Сулышны сулыш белән бәйле басымда үлчәү өчен күкрәккә урнаштырылган TATSA дисплейын күрсәтүче фотосурәт.Б) Күкрәккә куелган TATSA өчен көчәнеш вакыты.В) Сигналның (В) йөрәк тибешенә һәм сулыш дулкын формасына бүленүе.(D) Йокы вакытында сулыш һәм импульсны үлчәү өчен карынга һәм беләккә куелган ике TATSA күрсәтелгән фотосурәт.Д) Сәламәт катнашучының сулыш һәм импульс сигналлары.Кадр, йөрәк тибеше;BPM, минутына кыйный.(F) SAS катнашучының сулыш һәм импульс сигналлары.(G) Сәламәт катнашучының сулыш сигналы һәм PTT.(H) SAS катнашучының сулыш сигналы һәм PTT.(I) PTT аруаль индексы һәм апнеа-гипопнеа индексы (AHI) арасындагы бәйләнеш.Фото кредит: Венцин Фан, Чунцин университеты.
Безнең сенсорның импульс һәм сулыш сигналларын төгәл һәм ышанычлы күзәтә алуын исбатлау өчен, без TATSAs һәм стандарт медицина коралы (MHM-6000B) арасында импульс һәм сулыш сигналларының үлчәү нәтиҗәләрен чагыштыру өчен эксперимент үткәрдек, S8 киноларында күрсәтелгәнчә. һәм S9.Импульс дулкынын үлчәүдә, медицина коралының фотоэлектрик сенсоры яшь кызның сул индекс бармагына киелгән иде, һәм шул арада безнең TATSA уң индекс бармагына киелгән иде.Ике импульс дулкын формасыннан без аларның контурлары һәм детальләре бертөрле булганын күрә алабыз, бу TATSA белән үлчәнгән импульсның медицина коралы кебек төгәл булуын күрсәтә.Сулыш алу дулкынын үлчәүдә, егетнең тәнендәге биш өлкәгә биш электрокардиографик электрод кушылды, медицина күрсәтмәсе буенча.Моннан аермалы буларак, бер генә TATSA тәнгә бәйләнгән һәм күкрәктә сакланган.Collectedыелган сулыш сигналларыннан, безнең TATSA тарафыннан ачыкланган сулыш сигналының үзгәрү тенденциясе һәм тизлеге медицина коралы белән туры килгәнен күрергә мөмкин.Бу ике чагыштыру эксперименты импульс һәм сулыш сигналларын күзәтү өчен безнең сенсор системасының төгәллеген, ышанычлылыгын һәм гадилеген раслады.
Моннан тыш, без акыллы кием кисәге ясадык һәм сулыш һәм импульс сигналларын күзәтү өчен карын һәм беләк позицияләренә ике TATSA тездек.Аерым алганда, импульс һәм сулыш сигналларын берьюлы алу өчен эшләнгән ике каналлы WMHMS кулланылды.Бу система ярдәмендә без 25 яшьлек ир-атның сулыш һәм импульс сигналларын алдык, акыллы кием киеп йоклаганда (5D рәсем һәм S10 кино) һәм утырганда (S26 рәсем һәм S11 кино).Алынган сулыш һәм импульс сигналлары чыбыксыз рәвештә кәрәзле телефонның APP-ка җибәрелергә мөмкин.Aboveгарыда әйтелгәнчә, TATSA сулыш һәм импульс сигналларын алу мөмкинлегенә ия.Бу ике физиологик сигнал шулай ук SASны медицина бәяләү критерийлары.Шуңа күрә безнең TATSA йокы сыйфатын һәм йокы бозуларын күзәтү һәм бәяләү өчен дә кулланылырга мөмкин.5 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә (E һәм F), без ике катнашучының импульсын һәм сулыш дулкын формаларын өзлексез үлчәп тордык, сәламәт һәм SAS авыруы.Апне булмаган кеше өчен үлчәнгән сулыш һәм импульс ставкалары тиешенчә 15 һәм 70 дәрәҗәсендә тотрыклы булып калдылар.SAS авыруы өчен, обструктив сулыш вакыйгаларын күрсәтүче 24 с өчен аерым апне күзәтелде, һәм нерв системасы көйләнгәнгә күрә апнеа вакытыннан соң йөрәк тибеше бераз артты (49).Йомгаклап әйткәндә, сулыш алу статусын безнең TATSA бәяли ала.
Алга таба импульс һәм сулыш сигналлары аша SAS төрен бәяләү өчен, без импульсның транзит вакытын (PTT) анализладык, периферик кан тамырлары каршылыгын һәм интраторакик басымны (S1 бүлегендә билгеләнгән) сәламәт кешене һәм пациентны анализладык. SAS.Сәламәт катнашучы өчен сулыш тизлеге үзгәрешсез калды, һәм PTT чагыштырмача тотрыклы иде - 180 дән 310 мс (5G рәсем).Ләкин, SAS катнашучысы өчен, PTT апнеа вакытында 120 дән 310 мсга кадәр артты (5Х рәсем).Шулай итеп, катнашучыга обструктив SAS (OSAS) диагнозы куелды.Әгәр дә апне вакытында ПТТ үзгәрсә, бу хәл үзәк йокы апне синдромы (CSAS) итеп билгеләнәчәк, һәм бу ике симптом берьюлы булса, ул катнаш SAS (MSAS) диагнозы булыр иде.SAS авырлыгын бәяләү өчен, без җыелган сигналларны тагын да анализладык.PTT ароаль индексы, бу сәгатенә PTT ароальсының саны (PTT ароалы PTT s15 м дәвамлы төшү дип билгеләнә) SAS дәрәҗәсен бәяләүдә мөһим роль уйный.Апне-гипопнеа индексы (AHI) - SAS дәрәҗәсен билгеләү өчен стандарт (апне - сулышны туктату, һәм гипопнеа - чиктән тыш сулыш алу яки гадәти булмаган түбән сулыш тизлеге), бу апне һәм гипопнеа саны дип билгеләнә; йоклаганда сәгать (AHI һәм OSAS өчен рейтинг критерийлары арасындагы бәйләнеш S2 таблицасында күрсәтелгән).AHI һәм PTT аруаль индексы арасындагы бәйләнешне тикшерү өчен, SAS белән 20 пациентның сулыш сигналлары сайланды һәм TATSAs белән анализланды.5I рәсемдә күрсәтелгәнчә, PTT аруаль индексы AHI белән уңай корреляцияләнгән, чөнки йокы вакытында апне һәм гипопнеа кан басымының ачык һәм вакытлыча күтәрелүенә китерә, бу PTT кимүенә китерә.Шуңа күрә, безнең TATSA бер үк вакытта тотрыклы һәм төгәл импульс һәм сулыш сигналларын ала ала, шулай итеп йөрәк-кан тамырлары системасы һәм бәйләнешле авыруларны күзәтү һәм бәяләү өчен SAS турында мөһим физиологик мәгълүмат бирә ала.
Йомгаклап әйткәндә, без бер үк вакытта төрле физиологик сигналларны ачыклау өчен тулы кардиган тегү ярдәмендә TATSA эшләдек.Бу сенсорда югары сизгерлек 7,84 мВ Па - 1, тиз җавап бирү вакыты 20 мс, 100 000 циклдан артык тотрыклылык һәм киң эш ешлыгы киңлеге.TATSA нигезендә, үлчәнгән физиологик параметрларны кәрәзле телефонга җибәрү өчен WMHMS эшләнде.TATSA эстетик дизайн өчен төрле кием мәйданнарына кертелергә һәм бер үк вакытта реаль вакытта импульс һәм сулыш сигналларын күзәтү өчен кулланыла ала.Система сәламәт кешеләр белән CAD яки SAS булганнарны аерырга ярдәм итәр өчен кулланылырга мөмкин, чөнки җентекле мәгълүмат алу мөмкинлеге бар.Бу тикшеренү кеше импульсын һәм сулышын үлчәү өчен уңайлы, эффектив һәм кулланучыларга уңайлы караш бирде, киемле текстиль электроникасы үсешендәге алгарышны күрсәтә.
Датланмаган корыч берничә тапкыр форма аша узып, диаметры 10 мм булган җепсел формалаштыру өчен сузылды.Электрод коммерцияле бер катлы Терилен җепләренең берничә кисәгенә кертелмәгән.
Синусоидаль басым сигналын тәэмин итү өчен функция генераторы (Стэнфорд DS345) һәм көчәйткеч (LabworkPa-13) кулланылды.Ике диапазонлы көч сенсоры (Vernier Software & Technology LLC) TATSA өчен кулланылган тышкы басымны үлчәү өчен кулланылды.Китли системасы электрометры (Китли 6514) TATSA чыгу көчәнешен һәм токын күзәтү һәм язу өчен кулланылды.
AATCC сынау методы 135-2017 буенча, без TATSA һәм җитәрлек балластны 1,8 кг йөк итеп кулландык, аннары нечкә юу циклын башкару өчен аларны коммерция юу машинасына (Labtex LBT-M6T) куйдык.Аннары, без кер юу машинасын 25 гр. әйләнү вакыты, 3 мин).Ниһаять, TATSA 26 ° C-тан югары булмаган бүлмә температурасында коры эленде.
Предметларга караваттагы супин позициядә ятарга кушылды.TATSA үлчәү мәйданнарына урнаштырылган.Предметлар стандарт супин позициясендә булгач, алар 5-10 минутка бөтенләй иркен тордылар.Аннары импульс сигналы үлчәя башлады.
Бу мәкалә өчен өстәмә материал https://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/11/eaay2840/DC1
С9.COMSOL программа тәэминаты ярдәмендә 0,2 kPa га кулланылган басым астында TATSA көчен таратуның симуляция нәтиҗәсе.
С10.Кулланылган басым астында контакт берәмлегенең көч бүленешенең симуляция нәтиҗәләре, тиешенчә, 0,2 һәм 2 кПа.
С11.Кыска схема шартларында контакт берәмлегенең корылма күчерүенең тулы схематик иллюстрацияләре.
С13.Aлчәү циклында өзлексез кулланылган тышкы басымга җавап итеп, өзлексез чыгу көчәнеше һәм TATSA токы.
С14.Вал юнәлешен үзгәртмәгәндә, бер үк тукыма өлкәсендә төрле санлы цикл берәмлекләренә көчәнеш реакциясе.
С15.Ике текстиль сенсорының тулы кардиган тегү һәм гади тегү ярдәмендә чыгыш ясаулары арасында чагыштыру.
С16.1 kPa динамик басымында ешлык җавапларын күрсәтүче сюжетлар һәм 3, 5, 7, 9, 10, 11, 13, 15, 18, һәм 20 Гц басым кертү ешлыгы.
С25.Предмет статик һәм хәрәкәт шартларында булганда, сенсорның чыгу көчәнеше.
С26.Сулыш һәм импульсны үлчәү өчен бер үк вакытта карынга һәм беләккә урнаштырылган TATSAларны күрсәтүче фотосурәт.
Бу Creative Commons Attribution-Non-Коммерция лицензиясе шартларында таратылган ачык мәкалә, ул куллану, тарату һәм репродукцияләү рөхсәт итә, нәтиҗәдә куллану коммерция өстенлеге өчен булмаса һәм оригиналь эш тиешенчә булса. китерелгән.
Искәрмә: без сезнең электрон почта адресыгызны сорыйбыз, шуңа күрә сез битне тәкъдим иткән кеше сезнең аны күрүегезне теләгәнен һәм бу кирәксез почта түгеллеген белсен өчен.Без бернинди электрон почта адресын да алмыйбыз.
Венджин Фан, angянь Хэ, Кейу Менг, Хулонг Тан, Чжао Чжоу, Гаокян Чжан, Jinзинь Ян, Чжун Лин Ван
Сәламәтлекне күзәтү өчен югары басым сизгерлеге һәм уңайлы трибоэлектрик текстиль сенсоры эшләнде.
Венджин Фан, angянь Хэ, Кейу Менг, Хулонг Тан, Чжао Чжоу, Гаокян Чжан, Jinзинь Ян, Чжун Лин Ван
Сәламәтлекне күзәтү өчен югары басым сизгерлеге һәм уңайлы трибоэлектрик текстиль сенсоры эшләнде.
© 2020 Фән үсеше өчен Америка Ассоциациясе.Барлык хокуклар якланган.AAAS - HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef һәм COUNTER партнеры. Science Advances ISSN 2375-2548.
Пост вакыты: 27-2020 март