將嵌入式生命體征監測傳感器編織到衣服上
時間：2020-05-18 來源：原(yuan)創
嵌入式開發工(gong)程師已經開發出一種將傳感器嵌入彈性服裝面料中的技術，從而為您一整天監測生命體征（例如溫度，呼吸和心率）鋪平了道路。此外，這些合身且帶有傳感器的服裝可以機洗。
嵌入式開(kai)發工程(cheng)師說(shuo)，這些衣服可以用(yong)來遠程(cheng)追蹤(zong)病(bing)人(ren)的(de)健(jian)康狀況，從在家或醫院生病(bing)的(de)人(ren)到(dao)監測運動(dong)員(yuan)的(de)身(shen)體活動(dong)的(de)人(ren)都可以。它也可用(yong)于遠程(cheng)醫療，這在COVID-19大流行期間(jian)尤其適用(yong)于越(yue)來越(yue)多地(di)與患者遠程(cheng)聯(lian)系(xi)的(de)醫生。
麻(ma)省理工學院媒體藝術與科學系LG電(dian)子(zi)職(zhi)業發展助理教授(shou)Canan Dagdeviren說：“我們(men)可以在(zai)每天(tian)穿著的紡織品中嵌入任何可買到(dao)的電(dian)子(zi)零件(jian)或(huo)定(ding)制(zhi)的實(shi)驗室制(zhi)造(zao)的電(dian)子(zi)產品，從而打(da)造(zao)出舒適的服裝(zhuang)。”一份聲明(ming)。“這(zhe)些(xie)都(dou)是可定(ding)制(zhi)的，因此(ci)我們(men)可以為需要(yao)從身(shen)體獲(huo)得一些(xie)身(shen)體數據（例如溫(wen)度，呼吸(xi)頻(pin)率等）的任何人制(zhi)作服裝(zhuang)。”
服裝通過壓縮工作(zuo)，傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)接觸(chu)皮膚。傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)可從彈性材(cai)料(liao)中移(yi)除，并且可以使用(yong)嵌入傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)中的衣物清洗衣物。
根(gen)據發表在科學雜志《自然》上的(de)(de)嵌(qian)入式(shi)開發工(gong)程師的(de)(de)論文，可(ke)以使用標準的(de)(de)高通量紡(fang)織(zhi)品(pin)制造(zao)和服裝構圖技術，以各種形式(shi)，尺寸和功能定制該紡(fang)織(zhi)品(pin)平臺(tai)。類似于(yu)壓(ya)縮襯衫(shan)，嵌(qian)入式(shi)開發工(gong)程師稱(cheng)其為可(ke)伸(shen)縮的(de)(de)電子(zi)紡(fang)織(zhi)品(pin)合身服（E-TeCS），可(ke)使電子(zi)設備與皮膚(fu)之間的(de)(de)接觸壓(ya)力約(yue)為25 mmHg。嵌(qian)入式(shi)開發工(gong)程師說，這可(ke)以提高身體(ti)舒適度并(bing)提高皮膚(fu)上傳感器讀數的(de)(de)精度。
西裝（服(fu)裝）是根(gen)據定(ding)制(zhi)的(de)面料量身定(ding)制(zhi)的(de)，可以(yi)與各種(zhong)傳感器(qi)和互連件集成(cheng)為柔性，可拉(la)伸的(de)電子條。紡織品(pin)平臺由用于編(bian)織這些電子條的(de)通(tong)道(dao)或口袋組成(cheng)。
嵌入式(shi)開發工(gong)程師說，傳感器IC和互連是使用兩層工業柔性印刷電路板（PCB）工藝開發的，并采用了額外的步驟進行芯片和無源組件的組裝以及用熱塑性聚氨酯（TPU）（TE-11C，Dupont）封裝和可清洗的密封劑（PE773，杜邦）。
借助機械聲慣性(xing)感應，E-TeCS可以以0.1°C的(de)精度(du)和0.01°C的(de)精度(du)檢測(ce)皮膚溫度(du)，以0.0012 m / s 2的(de)精度(du)檢測(ce)心(xin)律和呼吸(xi)。
嵌入(ru)式開(kai)發工程師還發現，在(zai)1,000次拉(la)伸循(xun)環中，編織(zhi)的紡織(zhi)電(dian)子(zi)產品可以拉(la)伸多達30％，而(er)機械和電(dian)氣(qi)性能(neng)不會(hui)明顯下降。
嵌入式(shi)開發工程師說，服裝為電子設備的集成提供了理想的平臺，以監控通過皮膚的生理過程。因此，集成到紡織品中的電子設備可以提供多種優勢，例如增強的移動性和用戶的舒適度。
嵌入式開發工程師指出，已經(jing)做(zuo)出了各種努力將(jiang)電(dian)子產品集成到紡織品中。但是，它們中的(de)(de)許(xu)多不能用(yong)于大面積傳(chuan)(chuan)感，并且不允許(xu)“用(yong)于電(dian)子西裝的(de)(de)皮膚(fu)接(jie)觸(chu)傳(chuan)(chuan)感的(de)(de)可拉伸性”，并且大多數(shu)僅(jin)在特定的(de)(de)接(jie)觸(chu)位置測(ce)量單個參數(shu)。
麻省理工學院的嵌入式開發工程師已經開發出(chu)一(yi)種(zhong)技術(shu)(shu)，該技術(shu)(shu)將(jiang)薄的，可定(ding)制的和合格的電子設(she)備（包括(kuo)互連線和現成的IC）與可以(yi)使(shi)用(yong)高通量制造方法編(bian)織到針織紡織品中的塑料(liao)基(ji)板(ban)相結合。就像緊身衣一(yi)樣，它在電子設(she)備和皮膚之間提供了接觸。
為了證明可制造性，嵌入式開發工程師設計并制造了七個(ge)(ge)不同的(de)模塊：四個(ge)(ge)溫度感(gan)應(ying)模塊，一個(ge)(ge)慣性感(gan)應(ying)模塊和(he)兩(liang)個(ge)(ge)互(hu)(hu)連(lian)模塊。它們在(zai)25×27.5-cm的(de)柔性板上（FPCB，KingCredie）上安裝了66個(ge)(ge)溫度傳感(gan)器和(he)20個(ge)(ge)互(hu)(hu)連(lian)條。
就嵌入在結構(gou)中的傳(chuan)感器網絡架構(gou)而言，每個傳(chuan)感器可以(yi)通(tong)過互(hu)連水(shui)平(ping)連接在一起，信號由外部層收集，外部層由藍牙低功耗(hao)（BLE）模塊，微處理(li)器，和電源(yuan)。
該團隊開發(fa)了一件(jian)原型襯衫，以(yi)(yi)展(zhan)示傳感器(qi)集成(cheng)(cheng)結(jie)構的可擴展(zhan)性。嵌入(ru)式開發(fa)工程師說，這表明可以(yi)(yi)卷(juan)成(cheng)(cheng)卷(juan)制(zhi)(zhi)造傳感器(qi)嵌入(ru)的織物(wu)，該織物(wu)可以(yi)(yi)切(qie)割(ge)成(cheng)(cheng)任何尺寸，結(jie)合(he)在一起(qi)并針對各種需求(qiu)和(he)應用(yong)進行定制(zhi)(zhi)。
