منسوجات مصفوفة مستشعرات قابلة للغسل منسوجة آليًا لمراقبة الإشارات الفسيولوجية للبشرة بدقة

تعتبر الإلكترونيات النسيجية القابلة للارتداء مرغوبة للغاية لتحقيق إدارة الصحة الشخصية.ومع ذلك ، يمكن لمعظم إلكترونيات النسيج المُبلغ عنها إما أن تستهدف بشكل دوري إشارة فسيولوجية واحدة أو تفوت التفاصيل الصريحة للإشارات ، مما يؤدي إلى تقييم صحي جزئي.علاوة على ذلك ، لا تزال المنسوجات ذات الخصائص الممتازة والراحة تمثل تحديًا.هنا ، نقوم بالإبلاغ عن مجموعة مستشعرات كهربائية احتكاكية بالكامل مع حساسية عالية للضغط والراحة.يُظهر حساسية الضغط (7.84 مللي فولت باسكال -1) ، وزمن استجابة سريع (20 مللي ثانية) ، واستقرار (> 100000 دورة) ، وعرض نطاق ترددي واسع للعمل (حتى 20 هرتز) ، وقابلية غسل الآلة (> 40 غسلة).تم خياطة TATSAs الملفقة في أجزاء مختلفة من الملابس لمراقبة موجات النبض الشرياني وإشارات الجهاز التنفسي في وقت واحد.لقد طورنا كذلك نظام مراقبة صحية للتقييم طويل الأمد وغير الباضع لأمراض القلب والأوعية الدموية ومتلازمة توقف التنفس أثناء النوم ، والذي يُظهر تقدمًا كبيرًا في التحليل الكمي لبعض الأمراض المزمنة.

تمثل الإلكترونيات القابلة للارتداء فرصة رائعة بسبب تطبيقاتها الواعدة في الطب الشخصي.يمكنهم مراقبة الحالة الصحية للفرد بطريقة مستمرة وفي الوقت الفعلي وغير باضعة (1-11).يمكن للنبض والتنفس ، بوصفهما مكونين لا غنى عنهما من العلامات الحيوية ، توفير تقييم دقيق للحالة الفسيولوجية ورؤى رائعة في تشخيص الأمراض ذات الصلة والتنبؤ بها (12-21).حتى الآن ، تعتمد معظم الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء للكشف عن الإشارات الفسيولوجية الدقيقة على ركائز فائقة الرقة مثل البولي إيثيلين تيريفثالات وبولي دايميثيل سيلوكسان والبوليميد والزجاج والسيليكون (22-26).يكمن عيب هذه الركائز المستخدمة على الجلد في تنسيقاتها المستوية والصلبة.نتيجة لذلك ، يلزم استخدام الأشرطة أو الضمادات أو غيرها من التركيبات الميكانيكية لإنشاء اتصال مضغوط بين الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء والجلد البشري ، مما قد يتسبب في حدوث تهيج وإزعاج أثناء فترات الاستخدام الطويلة (27 ، 28).علاوة على ذلك ، فإن هذه الركائز لها نفاذية ضعيفة للهواء ، مما يؤدي إلى عدم الراحة عند استخدامها للمراقبة الصحية المستمرة على المدى الطويل.للتخفيف من المشكلات المذكورة أعلاه في الرعاية الصحية ، لا سيما في الاستخدام اليومي ، تقدم المنسوجات الذكية حلاً موثوقًا به.تتميز هذه المنسوجات بخصائص النعومة ، وخفة الوزن ، والتهوية ، وبالتالي ، إمكانية تحقيق الراحة في الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء.في السنوات الأخيرة ، تم تكريس جهود مكثفة لتطوير الأنظمة القائمة على النسيج في أجهزة الاستشعار الحساسة ، وتجميع الطاقة ، والتخزين (29-39).على وجه الخصوص ، تم الإبلاغ عن بحث ناجح حول الألياف الضوئية والكهرباء الانضغاطية والمنسوجات الذكية القائمة على المقاومة المطبقة في مراقبة إشارات النبض والجهاز التنفسي (40-43).ومع ذلك ، فإن هذه المنسوجات الذكية عادةً ما تكون ذات حساسية منخفضة ومعلمة مراقبة واحدة ولا يمكن تصنيعها على نطاق واسع (الجدول S1).في حالة قياس النبضة ، يصعب الحصول على المعلومات التفصيلية بسبب التذبذب الخافت والسريع للنبضة (على سبيل المثال ، نقاط خصائصها) ، وبالتالي ، يلزم وجود حساسية عالية وأداء استجابة تردد مناسب.

في هذه الدراسة ، نقدم مجموعة مستشعرات كهربائية احتكاكية لجميع المنسوجات (TATSA) ذات حساسية عالية لالتقاط الضغط الخفيف للبشرة ، ومُحاك بخيوط موصلة وخيوط نايلون في غرزة كارديجان كاملة.يمكن أن يوفر TATSA حساسية عالية للضغط (7.84 مللي فولت باسكال -1) ، ووقت استجابة سريع (20 مللي ثانية) ، وثبات (> 100000 دورة) ، وعرض نطاق ترددي واسع للعمل (حتى 20 هرتز) ، وقابلية للغسيل (> 40 غسلة).إنها قادرة على دمج نفسها بشكل مريح في الملابس مع حرية التصرف والراحة والجاذبية الجمالية.والجدير بالذكر أن TATSA الخاص بنا يمكن دمجه مباشرة في مواقع مختلفة من القماش تتوافق مع موجات النبض في الرقبة والمعصم وأطراف الأصابع والكاحل وموجات الجهاز التنفسي في البطن والصدر.لتقييم الأداء الممتاز لـ TATSA في مراقبة الصحة في الوقت الفعلي وعن بُعد ، نقوم بتطوير نظام مراقبة صحية ذكي شخصي لاكتساب وحفظ الإشارات الفسيولوجية باستمرار لتحليل أمراض القلب والأوعية الدموية (CAD) وتقييم متلازمة توقف التنفس أثناء النوم (SAS) ).

كما هو موضح في الشكل 1 أ ، تم خياطة اثنين من TATSA في الكفة وصدر القميص لتمكين المراقبة الديناميكية والمتزامنة للنبض وإشارات الجهاز التنفسي ، على التوالي.تم إرسال هذه الإشارات الفسيولوجية لاسلكيًا إلى تطبيق المحطة الطرفية الذكي للهاتف المحمول (APP) لإجراء مزيد من التحليل للحالة الصحية.يوضح الشكل 1 ب TATSA مخيطًا في قطعة من القماش ، ويظهر الشكل الداخلي المنظر الموسع لـ TATSA ، والذي تم حياكته باستخدام خيوط موصل مميزة وخيط نايلون تجاري معًا في غرزة كارديجان كاملة.مقارنةً بالغرزة الأساسية الأساسية ، وهي الطريقة الأكثر شيوعًا والأساسية للحياكة ، تم اختيار غرزة كارديجان كاملة لأن الاتصال بين رأس حلقة الخيط الموصل ورأس غرزة الثنية المجاورة لخيط النايلون (الشكل S1) هو سطح بدلاً من نقطة اتصال ، مما يؤدي إلى مساحة تمثيل أكبر لتأثير كهرباء الاحتكاك العالي.لتحضير الخيط الموصل ، اخترنا الفولاذ المقاوم للصدأ كألياف أساسية ثابتة ، وتم لف عدة قطع من خيوط تيريليني أحادية الطبقة حول الألياف الأساسية في خيط موصل واحد بقطر 0.2 مم (الشكل S2) ، والذي كان بمثابة كل من سطح الكهرباء والإلكترود الموصل.كان لخيوط النايلون ، التي يبلغ قطرها 0.15 مم وكانت بمثابة سطح كهربي آخر ، قوة شد قوية لأنها كانت ملتوية بواسطة خيوط غير قابلة للحساب (الشكل S3).يوضح الشكل 1 (C و D على التوالي) صورًا لخيوط الغزل الموصلة المصنعة وخيوط النايلون.تُظهر الأشكال الداخلية صور المسح المجهري الإلكتروني (SEM) الخاصة بها ، والتي تقدم مقطعًا عرضيًا نموذجيًا للغزل الموصل وسطح خيوط النايلون.ضمنت قوة الشد العالية للخيوط الموصلة وخيوط النايلون قدرتها على النسيج على آلة صناعية للحفاظ على أداء موحد لجميع أجهزة الاستشعار.كما هو مبين في الشكل 1E ، تم لف الخيوط الموصلة وخيوط النايلون والخيوط العادية على المخاريط الخاصة بكل منها ، والتي تم تحميلها بعد ذلك على آلة الحياكة المسطحة الصناعية المحوسبة للنسيج التلقائي (فيلم S1).كما يظهر في الشكل.S4 ، تم حياكة العديد من TATSA بقطعة قماش عادية باستخدام الآلة الصناعية.يمكن تصميم TATSA واحد بسماكة 0.85 مم ووزن 0.28 جم من الهيكل بأكمله للاستخدام الفردي ، مما يُظهر توافقه الممتاز مع الأقمشة الأخرى.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تصميم TATSAs بألوان مختلفة لتلبية المتطلبات الجمالية والعصرية بسبب تنوع خيوط النايلون التجارية (الشكل 1F والشكل S5).تتميز TATSAs المصنعة بنعومة ممتازة وقدرة على تحمل الانحناء القاسي أو التشوه (الشكل S6).يوضح الشكل 1G أن TATSA مخيط مباشرة في البطن وكفة السترة.تظهر عملية حياكة السترة في الشكل.S7 وفيلم S2.تفاصيل الجانب الأمامي والخلفي من TATSA الممتد في موضع البطن موضحة في الشكل.S8 (A و B ، على التوالي) ، وموضع الخيوط الموصلة وخيوط النايلون موضحة في الشكل.S8C.يمكن ملاحظة أنه يمكن دمج TATSA في الأقمشة العادية بسلاسة للحصول على مظهر متحفظ وأنيق.

(أ) جهازي TATSA مدمجين في قميص لرصد إشارات النبض والجهاز التنفسي في الوقت الفعلي.(ب) رسم تخطيطي للجمع بين TATSA والملابس.يُظهر الشكل الداخلي الرؤية المكبرة لجهاز الاستشعار.(ج) صورة للخيط الموصل (شريط مقياس ، 4 سم).الشكل الداخلي عبارة عن صورة SEM للمقطع العرضي للغزل الموصل (شريط مقياس ، 100 ميكرومتر) ، والذي يتكون من خيوط من الفولاذ المقاوم للصدأ وخيوط تيريليني.(د) صورة من خيوط النايلون (شريط مقياس ، 4 سم).الشكل الداخلي هو صورة SEM لسطح خيوط النايلون (شريط مقياس ، 100 ميكرومتر).(هـ) صورة لآلة الحياكة المسطحة المحوسبة التي تقوم بالنسيج الأوتوماتيكي لـ TATSAs.(و) صورة فوتوغرافية لـ TATSAs بألوان مختلفة (شريط مقياس ، 2 سم).الجزء الداخلي هو TATSA الملتوي ، مما يدل على نعومته الممتازة.(G) صورة لاثنين من TATSA مخيطين بالكامل وبسلاسة في سترة.مصدر الصورة: Wenjing Fan ، جامعة Chongqing.

لتحليل آلية عمل TATSA ، بما في ذلك خواصها الميكانيكية والكهربائية ، قمنا ببناء نموذج الحياكة الهندسية لـ TATSA ، كما هو موضح في الشكل 2 أ.باستخدام غرزة كارديجان كاملة ، يتم تشابك الخيوط الموصلة والنايلون في أشكال من الوحدات الحلقية في اتجاه المسار والوايل.يتكون هيكل الحلقة المفردة (الشكل S1) من رأس حلقي ، وذراع حلقي ، وجزء تقاطع الضلع ، وذراع غرزة الثنية ، ورأس غرزة الثنية.يمكن العثور على شكلين من سطح التلامس بين الخيطين المختلفين: (1) سطح التلامس بين رأس حلقة الخيط الموصل ورأس غرزة الثنية لخيط النايلون و (2) سطح التلامس بين رأس حلقة الخيط. خيوط النايلون ورأس الغرز المطوي للغزل الموصل.

(أ) TATSA مع الجوانب الأمامية واليمنى والعليا من الحلقات المتماسكة.(ب) نتيجة محاكاة توزيع القوة لـ TATSA تحت ضغط مطبق قدره 2 كيلو باسكال باستخدام برنامج COMSOL.(ج) الرسوم التوضيحية التخطيطية لنقل الشحنة لوحدة الاتصال في ظل ظروف ماس كهربائى.(د) نتائج محاكاة توزيع شحنة وحدة اتصال تحت حالة دائرة مفتوحة باستخدام برنامج COMSOL.

يمكن تفسير مبدأ عمل TATSA في جانبين: تحفيز القوة الخارجية وشحنتها المستحثة.لفهم توزيع الإجهاد بشكل حدسي استجابةً لتحفيز القوة الخارجية ، استخدمنا تحليل العناصر المحدودة باستخدام برنامج COMSOL في قوى خارجية مختلفة تبلغ 2 و 0.2 كيلو باسكال ، كما هو موضح على التوالي في الشكل 2 ب والشكل.S9.يظهر الضغط على أسطح التلامس لخيطين.كما يظهر في الشكل.S10 ، اعتبرنا وحدتين حلقتين لتوضيح توزيع الإجهاد.عند مقارنة توزيع الضغط تحت قوتين خارجيتين مختلفتين ، يزداد الضغط على أسطح الخيوط الموصلة والنايلون مع زيادة القوة الخارجية ، مما يؤدي إلى التلامس والبثق بين الخيوط.بمجرد تحرير القوة الخارجية ، ينفصل الخيوط ويبتعدان عن بعضهما البعض.

تحفز حركات الفصل التلامسي بين الخيط الموصل وخيط النايلون نقل الشحنة ، والذي يُعزى إلى اقتران كهربة الاحتكاك والحث الكهروستاتيكي.لتوضيح عملية توليد الكهرباء ، نقوم بتحليل المقطع العرضي للمنطقة حيث يتلامس الخيوط مع بعضهما البعض (الشكل 2C1).كما هو موضح في الشكل 2 (C2 و C3 ، على التوالي) ، عندما يتم تحفيز TATSA بواسطة القوة الخارجية وتلامس الخيوط مع بعضها البعض ، تحدث الكهرباء على سطح الخيوط الموصلة والنايلون ، والشحنات المكافئة مع عكس ذلك يتم إنشاء الأقطاب على سطح الخيوط.بمجرد فصل الخيوط ، يتم إحداث شحنات موجبة في الفولاذ المقاوم للصدأ الداخلي بسبب تأثير الحث الكهروستاتيكي.يظهر المخطط الكامل في الشكل.S11.للحصول على فهم كمي أكثر لعملية توليد الكهرباء ، قمنا بمحاكاة التوزيع المحتمل لـ TATSA باستخدام برنامج COMSOL (الشكل 2D).عندما تتلامس المادتان ، تتجمع الشحنة بشكل أساسي على مادة الاحتكاك ، ولا توجد سوى كمية صغيرة من الشحنة المستحثة على القطب ، مما يؤدي إلى ضعف الجهد (الشكل 2 د ، أسفل).عندما يتم فصل المادتين (الشكل 2D ، أعلى) ، تزداد الشحنة المستحثة على القطب بسبب اختلاف الجهد ، ويزيد الجهد المقابل ، مما يكشف عن توافق جيد بين النتائج التي تم الحصول عليها من التجارب وتلك من عمليات المحاكاة .علاوة على ذلك ، نظرًا لأن القطب الكهربي الموصّل لـ TATSA ملفوف في خيوط تيريلين والجلد على اتصال مع كلتا مادتي الاحتكاك ، لذلك ، عندما يتم ارتداء TATSA مباشرة على الجلد ، فإن الشحنة تعتمد على القوة الخارجية ولن تضعف من الجلد.

لتوصيف أداء TATSA الخاص بنا في جوانب مختلفة ، قدمنا ​​نظام قياس يحتوي على مولد وظيفي ، ومضخم طاقة ، وهزاز كهربائي ، ومقياس قوة ، ومقياس كهربي ، وجهاز كمبيوتر (الشكل S12).يولد هذا النظام ضغطًا ديناميكيًا خارجيًا يصل إلى 7 كيلو باسكال.في التجربة ، تم وضع TATSA على لوح بلاستيكي مسطح في حالة حرة ، ويتم تسجيل الإشارات الكهربائية الناتجة بواسطة المقياس الكهربائي.

تؤثر مواصفات الخيوط الموصلة والنايلون على أداء الإخراج لـ TATSA لأنها تحدد سطح التلامس والقدرة على إدراك الضغط الخارجي.للتحقيق في ذلك ، قمنا بتصنيع ثلاثة أحجام من الخيوط ، على التوالي: خيوط موصلة بحجم 150 د / 3 ، 210 د / 3 ، و 250 د / 3 وخيوط نايلون بحجم 150 د / 6 ، 210 د / 6 ، 250 د / 6 (D، denier ؛ وحدة قياس تستخدم لتحديد سماكة الألياف للخيوط الفردية ؛ الأقمشة ذات عدد المنكر العالي تميل إلى أن تكون سميكة).بعد ذلك ، اخترنا هذين الخيطين بأحجام مختلفة لربطهما بجهاز استشعار ، وتم الاحتفاظ بأبعاد TATSA عند 3 سم في 3 سم مع رقم الحلقة 16 في اتجاه الوايل و 10 في اتجاه المسار.وهكذا ، تم الحصول على أجهزة الاستشعار مع تسعة أنماط حياكة.المستشعر بواسطة الخيط الموصل بحجم 150D / 3 وخيط النايلون بحجم 150D / 6 كان الأنحف ، والمستشعر بواسطة الخيوط الموصلة بحجم 250D / 3 وخيط النايلون بحجم 250D / 6 كان الأكثر سمكا.تحت الإثارة الميكانيكية من 0.1 إلى 7 كيلو باسكال ، تم فحص واختبار المخرجات الكهربائية لهذه الأنماط بشكل منهجي ، كما هو موضح في الشكل 3 أ.زادت الفولتية الناتجة من TATSAs التسعة مع زيادة الضغط المطبق ، من 0.1 إلى 4 كيلو باسكال.على وجه التحديد ، من بين جميع أنماط الحياكة ، قدمت مواصفات خيوط الغزل 210D / 3 الموصلة وخيوط النايلون 210D / 6 أعلى ناتج كهربائي وأظهرت أعلى حساسية.أظهر جهد الخرج اتجاهًا متزايدًا مع زيادة سمك TATSA (بسبب سطح التلامس الكافي) حتى تم حياكة TATSA باستخدام خيوط موصلة 210D / 3 وخيط نايلون 210D / 6.نظرًا لأن الزيادات الإضافية في السماكة ستؤدي إلى امتصاص الخيوط للضغط الخارجي ، فإن جهد الخرج ينخفض ​​وفقًا لذلك.علاوة على ذلك ، يلاحظ أنه في منطقة الضغط المنخفض (<4 كيلو باسكال) ، أعطى التباين الخطي حسن التصرف في جهد الخرج مع الضغط حساسية ضغط أعلى تبلغ 7.84 ملي فولت باسكال.في منطقة الضغط المرتفع (> 4 كيلو باسكال) ، لوحظ تجريبياً حساسية ضغط منخفضة تبلغ 0.31 ملي فولت باسكال - 1 بسبب تشبع منطقة الاحتكاك الفعال.تم إثبات حساسية ضغط مماثلة أثناء العملية المعاكسة لتطبيق القوة.يتم عرض الملامح الزمنية الملموسة لجهد الخرج والتيار تحت ضغوط مختلفة في الشكل.S13 (أ و ب على التوالي).

(أ) جهد الخرج تحت تسعة أنماط حياكة من الخيوط الموصلة (150 د / 3 ، 210 د / 3 ، 250 د / 3) مدمجة مع خيوط النايلون (150 د / 6 ، 210 د / 6 ، 250 د / 6).(ب) استجابة الجهد لأعداد مختلفة من وحدات الحلقة في نفس منطقة النسيج عند الحفاظ على رقم الحلقة في اتجاه الوايل دون تغيير.(ج) المخططات التي توضح استجابات التردد تحت ضغط ديناميكي قدره 1 كيلو باسكال وتردد إدخال ضغط قدره 1 هرتز.(د) الخرج والجهود المختلفة للتيار تحت ترددات 1 و 5 و 10 و 20 هرتز.(هـ) اختبار المتانة لـ TATSA تحت ضغط 1 كيلو باسكال.(و) خصائص إخراج TATSA بعد الغسيل 20 و 40 مرة.

تأثرت الحساسية والجهد الناتج أيضًا بكثافة غرزة TATSA ، والتي تم تحديدها من خلال العدد الإجمالي للحلقات في منطقة مقاسة من القماش.ستؤدي زيادة كثافة الغرز إلى زيادة انضغاط بنية النسيج.يوضح الشكل 3 ب أداء الإخراج تحت أرقام حلقة مختلفة في منطقة النسيج 3 سم في 3 سم ، ويوضح الشكل الداخلي هيكل وحدة الحلقة (احتفظنا برقم الحلقة في اتجاه الدورة عند 10 ، ورقم الحلقة في كان اتجاه الوايل 12 و 14 و 16 و 18 و 20 و 22 و 24 و 26).من خلال زيادة رقم الحلقة ، أظهر جهد الخرج أولاً اتجاهًا متزايدًا بسبب زيادة سطح التلامس ، حتى ذروة جهد الخرج الأقصى 7.5 فولت مع رقم حلقة 180. بعد هذه النقطة ، اتبع جهد الخرج اتجاه تنازلي لأن أصبحت TATSA ضيقة ، وكان للخيطين مساحة مخفضة لفصل الاتصال.لاستكشاف الاتجاه الذي تؤثر فيه الكثافة بشكل كبير على الإخراج ، احتفظنا برقم حلقة TATSA في اتجاه الوايل عند 18 ، وتم تعيين رقم الحلقة في اتجاه المسار ليكون 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 و 12 و 13 و 14. يظهر الفولتية الناتجة المقابلة في الشكل.S14.بالمقارنة ، يمكننا أن نرى أن الكثافة في اتجاه المسار لها تأثير أكبر على جهد الخرج.نتيجة لذلك ، تم اختيار نمط الحياكة للخيوط الموصلة 210D / 3 وخيط النايلون 210D / 6 و 180 وحدة حلقة لربط TATSA بعد تقييمات شاملة لخصائص الإخراج.علاوة على ذلك ، قمنا بمقارنة إشارات الإخراج لاثنين من مستشعرات النسيج باستخدام غرزة كارديجان كاملة وغرزة عادية.كما يظهر في الشكل.S15 ، الناتج الكهربائي والحساسية باستخدام غرزة كارديجان كاملة أعلى بكثير من تلك التي تستخدم غرزة عادية.

تم قياس وقت الاستجابة لرصد إشارات الوقت الحقيقي.لفحص وقت استجابة المستشعر الخاص بنا للقوى الخارجية ، قمنا بمقارنة إشارات جهد الخرج بمدخلات الضغط الديناميكي بتردد من 1 إلى 20 هرتز (الشكل 3C والشكل S16 ، على التوالي).كانت أشكال موجات جهد الخرج متطابقة تقريبًا مع موجات الضغط الجيبية المدخلة تحت ضغط 1 كيلو باسكال ، وكان لأشكال موجة الخرج وقت استجابة سريع (حوالي 20 مللي ثانية).قد يُعزى هذا التباطؤ إلى عدم عودة البنية المرنة إلى حالتها الأصلية في أسرع وقت ممكن بعد تلقي القوة الخارجية.ومع ذلك ، فإن هذا التباطؤ الصغير مقبول للمراقبة في الوقت الفعلي.للحصول على ضغط ديناميكي مع مدى تردد معين ، من المتوقع استجابة تردد مناسبة لـ TATSA.وهكذا ، تم أيضًا اختبار خاصية التردد الخاصة بـ TATSA.من خلال زيادة التردد الخارجي المثير ، ظل اتساع جهد الخرج دون تغيير تقريبًا ، في حين زاد اتساع التيار عندما تباينت ترددات التنصت من 1 إلى 20 هرتز (الشكل ثلاثي الأبعاد).

لتقييم قابلية التكرار والاستقرار والمتانة لـ TATSA ، قمنا باختبار جهد الخرج والاستجابات الحالية لدورات تحميل وتفريغ الضغط.تم تطبيق ضغط قدره 1 كيلو باسكال بتردد 5 هرتز على المستشعر.تم تسجيل الجهد والتيار من الذروة إلى الذروة بعد 100000 دورة تحميل وتفريغ (الشكل 3E والشكل S17 ، على التوالي).يتم عرض المشاهدات الموسعة للجهد وشكل الموجة الحالي في الشكل الداخلي للشكل 3E والشكل.S17 ، على التوالي.تكشف النتائج عن التكرار الرائع والثبات والمتانة لـ TATSA.القابلية للغسيل هي أيضًا معيار تقييم أساسي لـ TATSA كجهاز منسوج بالكامل.لتقييم قدرة الغسيل ، قمنا باختبار جهد خرج المستشعر بعد أن قمنا بغسل TATSA في الغسالة وفقًا لطريقة اختبار الرابطة الأمريكية لكيميائيين النسيج والملونين (AATCC) 135-2017.تم وصف إجراء الغسيل التفصيلي في المواد والطرق.كما هو مبين في الشكل 3F ، تم تسجيل المخرجات الكهربائية بعد الغسيل 20 مرة و 40 مرة ، مما يدل على عدم وجود تغييرات واضحة في جهد الخرج طوال اختبارات الغسيل.تحقق هذه النتائج من قابلية غسل TATSA الرائعة.كجهاز استشعار نسيج يمكن ارتداؤه ، استكشفنا أيضًا أداء الإخراج عندما كان TATSA في ظروف الشد (الشكل S18) ، الملتوية (الشكل S19) ، وظروف الرطوبة المختلفة (الشكل S20).

على أساس المزايا العديدة لـ TATSA الموضحة أعلاه ، قمنا بتطوير نظام مراقبة الصحة المتنقلة اللاسلكي (WMHMS) ، والذي لديه القدرة على الحصول باستمرار على إشارات فسيولوجية ومن ثم تقديم المشورة المهنية للمريض.يوضح الشكل 4 أ مخطط مخطط WMHMS بناءً على TATSA.يحتوي النظام على أربعة مكونات: TATSA للحصول على الإشارات الفسيولوجية التناظرية ، ودائرة تكييف تناظرية مع مرشح تمرير منخفض (MAX7427) ومكبر صوت (MAX4465) لضمان تفاصيل كافية وتزامن ممتاز للإشارات ، تناظرية إلى رقمية محول يعتمد على وحدة تحكم دقيقة لجمع الإشارات التناظرية وتحويلها إلى إشارات رقمية ، ووحدة Bluetooth (شريحة Bluetooth منخفضة الطاقة CC2640) لنقل الإشارة الرقمية إلى التطبيق الطرفي للهاتف المحمول (APP ؛ Huawei Honor 9).في هذه الدراسة ، قمنا بخياطة TATSA بسلاسة في الدانتيل ، وسوار المعصم ، وتثبيت الإصبع ، والجورب ، كما هو موضح في الشكل 4 ب.

(أ) رسم توضيحي لنظام WMHMS.(ب) صور TATSAs مخيط في معصمه ، إصبع ، جورب ، وحزام صدر ، على التوالي.قياس النبض عند العنق (C1) ، (D1) الرسغ ، (E1) طرف الإصبع ، و (F1) الكاحل.نبض الموجي عند العنق (C2) ، الرسغ (D2) ، طرف الإصبع (E2) ، والكاحل (F2).(G) نبض الموجات من مختلف الأعمار.(ح) تحليل موجة نبضية واحدة.يتم تعريف مؤشر التعزيز الشعاعي (AIx) على أنه AIx (٪) = P2 / P1.P1 هي ذروة الموجة المتقدمة ، و P2 هي ذروة الموجة المنعكسة.(ط) دورة نبضية في العضد والكاحل.يتم تعريف سرعة موجة النبض (PWV) على أنها PWV = D / ∆T.D هي المسافة بين الكاحل والعضد.∆T هو التأخير الزمني بين قمم الكاحل وموجات النبض العضدي.PTT ، وقت عبور النبض.(J) مقارنة بين AIx و brachial-ankle PWV (BAPWV) بين CADs الصحية و CAD.* P <0.01 ، ** P <0.001 ، *** P <0.05.HTN وارتفاع ضغط الدم.أمراض القلب التاجية وأمراض القلب التاجية.DM ، داء السكري.مصدر الصورة: Jin Yang ، جامعة Chongqing.

لمراقبة إشارات النبض لأجزاء جسم الإنسان المختلفة ، قمنا بربط الزخارف المذكورة أعلاه مع TATSA بالمواضع المقابلة: الرقبة (الشكل 4C1) والمعصم (الشكل 4D1) وأطراف الأصابع (الشكل 4E1) والكاحل (الشكل 4F1) ) ، كما هو موضح في الأفلام من S3 إلى S6.في الطب ، هناك ثلاث نقاط مميزة أساسية في الموجة النبضية: ذروة الموجة المتقدمة P1 ، ذروة الموجة المنعكسة P2 ، وقمة الموجة ثنائية النواة P3.تعكس خصائص هذه النقاط المميزة الحالة الصحية لمرونة الشرايين ، والمقاومة المحيطية ، وانقباض البطين الأيسر المرتبط بنظام القلب والأوعية الدموية.تم الحصول على الأشكال الموجية النبضية لامرأة تبلغ من العمر 25 عامًا في المواضع الأربعة المذكورة أعلاه وتسجيلها في اختبارنا.لاحظ أن النقاط الثلاث المميزة (P1 إلى P3) قد لوحظت على شكل موجة النبض في مواضع العنق والمعصم وأطراف الأصابع ، كما هو مبين في الشكل 4 (C2 إلى E2).على النقيض من ذلك ، ظهر P1 و P3 فقط على شكل موجة النبض عند موضع الكاحل ، ولم يكن P2 موجودًا (الشكل 4F2).كانت هذه النتيجة ناتجة عن تراكب موجة الدم الواردة التي يقذفها البطين الأيسر والموجة المنعكسة من الأطراف السفلية (44).أظهرت الدراسات السابقة أن P2 يظهر في أشكال موجية تقاس في الأطراف العلوية ولكن ليس في الكاحل (45 ، 46).لاحظنا نتائج مماثلة في الأشكال الموجية المقاسة باستخدام TATSA ، كما هو موضح في الشكل.S21 ، والذي يُظهر بيانات نموذجية من 80 مريضًا تمت دراستهم هنا.يمكننا أن نرى أن P2 لم يظهر في أشكال موجة النبضات المقاسة في الكاحل ، مما يدل على قدرة TATSA على اكتشاف الميزات الدقيقة داخل شكل الموجة.تشير نتائج قياس النبض هذه إلى أن WMHMS الخاص بنا يمكن أن يكشف بدقة عن خصائص موجة النبض للجزء العلوي والسفلي من الجسم وأنه يتفوق على الأعمال الأخرى (41 ، 47).للإشارة إلى أن TATSA الخاص بنا يمكن تطبيقه على نطاق واسع على أعمار مختلفة ، قمنا بقياس أشكال موجة النبض لـ 80 موضوعًا في أعمار مختلفة ، وأظهرنا بعض البيانات النموذجية ، كما هو موضح في الشكل.ق 22.كما هو موضح في الشكل 4G ، اخترنا ثلاثة مشاركين تتراوح أعمارهم بين 25 و 45 و 65 عامًا ، وكانت النقاط المميزة الثلاث واضحة للمشاركين الصغار ومتوسطي العمر.وفقًا للأدبيات الطبية (48) ، تتغير خصائص أشكال موجات النبض لدى معظم الناس مع تقدمهم في العمر ، مثل اختفاء النقطة P2 ، والذي يحدث بسبب تحرك الموجة المنعكسة إلى الأمام لتتركب نفسها على الموجة المتقدمة من خلال الانخفاض في مرونة الأوعية الدموية.تنعكس هذه الظاهرة أيضًا في أشكال الموجة التي جمعناها ، مما يؤكد أيضًا أنه يمكن تطبيق TATSA على مجموعات سكانية مختلفة.

يتأثر شكل موجة النبض ليس فقط بالحالة الفسيولوجية للفرد ولكن أيضًا بظروف الاختبار.لذلك ، قمنا بقياس إشارات النبض تحت شد تماس مختلف بين TATSA والجلد (الشكل S23) ومواضع الكشف المختلفة في موقع القياس (الشكل S24).يمكن العثور على أن TATSA يمكنه الحصول على أشكال موجية نبضية متسقة مع معلومات مفصلة حول الوعاء في منطقة كشف كبيرة وفعالة في موقع القياس.بالإضافة إلى ذلك ، هناك إشارات خرج مميزة تحت إحكام تلامس مختلف بين TATSA والجلد.بالإضافة إلى ذلك ، فإن حركة الأفراد الذين يرتدون أجهزة الاستشعار ستؤثر على إشارات النبض.عندما يكون معصم الموضوع في حالة ثابتة ، فإن اتساع شكل موجة النبض الذي تم الحصول عليه يكون ثابتًا (الشكل S25A) ؛على العكس من ذلك ، عندما يتحرك الرسغ ببطء بزاوية من -70 درجة إلى 70 درجة خلال 30 ثانية ، فإن سعة شكل موجة النبض سوف تتقلب (الشكل S25B).ومع ذلك ، فإن محيط كل شكل موجة نبضي مرئي ، ولا يزال من الممكن الحصول على معدل النبض بدقة.من الواضح ، لتحقيق اكتساب ثابت لموجة النبض في حركة الإنسان ، هناك حاجة إلى مزيد من العمل بما في ذلك تصميم المستشعر ومعالجة الإشارات الخلفية.

علاوة على ذلك ، لتحليل حالة نظام القلب والأوعية الدموية وتقييمها كميًا من خلال أشكال موجة النبض المكتسبة باستخدام TATSA ، قدمنا ​​معلمتين ديناميتين للدورة وفقًا لمواصفات تقييم نظام القلب والأوعية الدموية ، وهما مؤشر الزيادة (AIx) وسرعة موجة النبض (PWV) والتي تمثل مرونة الشرايين.كما هو مبين في الشكل 4H ، تم استخدام شكل موجة النبض في موضع معصم الرجل السليم البالغ من العمر 25 عامًا لتحليل AIx.وفقًا للصيغة (القسم S1) ، تم الحصول على AIx = 60٪ ، وهي قيمة عادية.بعد ذلك ، قمنا في وقت واحد بجمع شكلي موجي نبضي عند مواضع الذراع والكاحل لهذا المشارك (الطريقة التفصيلية لقياس شكل موجة النبض موصوفة في المواد والطرق).كما هو مبين في الشكل 4I ، كانت النقاط المميزة لشكل موجة النبضة متميزة.ثم قمنا بحساب PWV وفقًا للصيغة (القسم S1).تم الحصول على PWV = 1363 سم / ثانية ، وهي قيمة مميزة متوقعة من ذكر بالغ سليم.من ناحية أخرى ، يمكننا أن نرى أن مقاييس AIx أو PWV لا تتأثر باختلاف السعة لشكل موجة النبض ، وقيم AIx في أجزاء الجسم المختلفة مختلفة.في دراستنا ، تم استخدام AIx الشعاعي.للتحقق من قابلية تطبيق WMHMS في أشخاص مختلفين ، اخترنا 20 مشاركًا في المجموعة الصحية ، و 20 في مجموعة ارتفاع ضغط الدم (HTN) ، و 20 في مجموعة أمراض القلب التاجية (CHD) الذين تتراوح أعمارهم بين 50 إلى 59 عامًا ، و 20 في مجموعة مجموعة داء السكري (DM).قمنا بقياس موجات النبض وقارننا بين المعلمتين ، AIx و PWV ، كما هو معروض في الشكل 4J.يمكن العثور على أن قيم PWV لمجموعات HTN و CHD و DM كانت أقل مقارنة بمجموعة صحية ولديها فرق إحصائي (PHTN ≪ 0.001 ، PCHD 0.001 ، و PDM 0.001 ؛ تم حساب قيم P بواسطة t اختبار).وفي الوقت نفسه ، كانت قيم AIx لمجموعات HTN و CHD أقل مقارنة بالمجموعة الصحية ولديها فرق إحصائي (PHTN <0.01 ، PCHD <0.001 ، و PDM <0.05).كان PWV و AIx للمشاركين مع CHD أو HTN أو DM أعلى من أولئك في المجموعة الصحية.تظهر النتائج أن TATSA قادر على الحصول بدقة على شكل موجة النبض لحساب معامل القلب والأوعية الدموية لتقييم الحالة الصحية للقلب والأوعية الدموية.في الختام ، نظرًا لخصائصه اللاسلكية وعالية الدقة وعالية الحساسية والراحة ، يوفر نظام WMHMS المستند إلى TATSA بديلاً أكثر كفاءة للمراقبة في الوقت الفعلي من المعدات الطبية باهظة الثمن الحالية المستخدمة في المستشفيات.

بصرف النظر عن موجة النبض ، تعد معلومات الجهاز التنفسي أيضًا علامة حيوية أساسية للمساعدة في تقييم الحالة الجسدية للفرد.تعد مراقبة التنفس بناءً على TATSA أكثر جاذبية من تخطيط النوم التقليدي لأنه يمكن دمجه بسلاسة في الملابس لتوفير راحة أفضل.تم خياطة TATSA في حزام صدر مرن أبيض ، وتم ربطها مباشرة بجسم الإنسان وتم تثبيتها حول الصدر لمراقبة التنفس (الشكل 5 أ والفيلم S7).تشوه TATSA مع تمدد وتقلص القفص الصدري ، مما أدى إلى خرج كهربائي.تم التحقق من شكل الموجة المكتسبة في الشكل 5 ب.تتوافق الإشارة ذات التقلبات الكبيرة (بسعة 1.8 فولت) والتغيرات الدورية (تردد 0.5 هرتز) مع حركة الجهاز التنفسي.تم فرض إشارة التذبذب الصغيرة نسبيًا على إشارة التذبذب الكبيرة هذه ، والتي كانت إشارة دقات القلب.وفقًا لخصائص تردد إشارات التنفس ودقات القلب ، استخدمنا مرشح تمرير منخفض 0.8 هرتز ومرشح تمرير نطاق 0.8 إلى 20 هرتز لفصل إشارات الجهاز التنفسي ونبض القلب ، على التوالي ، كما هو موضح في الشكل 5 ج. .في هذه الحالة ، تم الحصول على إشارات تنفسية ونبضية مستقرة مع معلومات فسيولوجية وفيرة (مثل معدل التنفس ومعدل ضربات القلب ونقاط ميزات موجة النبض) في وقت واحد وبدقة بمجرد وضع TATSA الفردي على الصدر.

(أ) صورة توضح عرض TATSA الموضوعة على الصدر لقياس الإشارة في الضغط المرتبط بالتنفس.(ب) مؤامرة الجهد والوقت ل TATSA المركبة على الصدر.(ج) تحلل الإشارة (ب) في نبضات القلب وشكل الموجة التنفسية.(د) صورة تظهر جهازي TATSA موضوعتين على البطن والمعصم لقياس التنفس والنبض ، على التوالي ، أثناء النوم.(هـ) إشارات الجهاز التنفسي والنبض لمشارك سليم.معدل ضربات القلبBPM ، نبضة في الدقيقة.(و) إشارات الجهاز التنفسي والنبض لمشارك SAS.(G) إشارة الجهاز التنفسي و PTT لمشارك سليم.(H) إشارة الجهاز التنفسي و PTT لأحد المشاركين في SAS.(I) العلاقة بين مؤشر الإثارة PTT ومؤشر توقف التنفس أثناء التنفس (AHI).مصدر الصورة: Wenjing Fan ، جامعة Chongqing.

لإثبات أن المستشعر الخاص بنا يمكنه مراقبة إشارات النبض والجهاز التنفسي بدقة وموثوقية ، أجرينا تجربة لمقارنة نتائج قياس إشارات النبض والتنفس بين TATSAs والأداة الطبية القياسية (MHM-6000B) ، كما هو موضح في أفلام S8 و S9.في قياس موجة النبض ، تم ارتداء المستشعر الكهروضوئي للأداة الطبية على السبابة اليسرى لفتاة صغيرة ، وفي الوقت نفسه ، تم ارتداء TATSA الخاص بنا في إصبعها الأيمن.من شكلي الموجات النبضي المكتسب ، يمكننا أن نرى أن ملامحهما وتفاصيلهما كانت متطابقة ، مما يشير إلى أن النبض الذي تم قياسه بواسطة TATSA دقيق مثل ذلك بواسطة الأداة الطبية.في قياس موجة التنفس ، تم ربط خمسة أقطاب كهربائية لتخطيط القلب بخمس مناطق من جسم شاب وفقًا للتعليمات الطبية.في المقابل ، تم ربط TATSA مباشرة بالجسم ومثبتة حول الصدر.من خلال إشارات الجهاز التنفسي التي تم جمعها ، يمكن ملاحظة أن الاتجاه المختلف ومعدل إشارة التنفس المكتشفة بواسطة TATSA الخاص بنا كان متسقًا مع ذلك بواسطة الأداة الطبية.أثبتت تجربتا المقارنة هاتان الدقة والموثوقية والبساطة لنظام الاستشعار الخاص بنا لمراقبة إشارات النبض والجهاز التنفسي.

علاوة على ذلك ، قمنا بتصنيع قطعة من الملابس الذكية وخياطة اثنين من TATSA في مواضع البطن والمعصم لمراقبة إشارات الجهاز التنفسي والنبض ، على التوالي.على وجه التحديد ، تم استخدام WMHMS ثنائي القناة المطور لالتقاط إشارات النبض والجهاز التنفسي في وقت واحد.من خلال هذا النظام ، حصلنا على إشارات التنفس والنبض لرجل يبلغ من العمر 25 عامًا يرتدي ملابسنا الذكية أثناء النوم (الشكل 5D والفيلم S10) ويجلس (الشكل S26 والفيلم S11).يمكن إرسال إشارات التنفس والنبض المكتسبة لاسلكيًا إلى تطبيق الهاتف المحمول.كما ذكر أعلاه ، فإن TATSA لديها القدرة على التقاط إشارات الجهاز التنفسي والنبض.هاتان الإشارتان الفسيولوجيتان هما أيضًا معياران لتقدير SAS طبياً.لذلك ، يمكن أيضًا استخدام TATSA الخاص بنا لمراقبة وتقييم جودة النوم واضطرابات النوم ذات الصلة.كما هو مبين في الشكل 5 (E و F على التوالي) ، قمنا باستمرار بقياس النبض وأشكال الموجات التنفسية لمشاركين ، أحدهما سليم والآخر مصاب بمرض SAS.بالنسبة للشخص الذي لا يعاني من انقطاع النفس ، ظلت معدلات التنفس والنبض المستقرة عند 15 و 70 على التوالي.بالنسبة للمريض المصاب بـ SAS ، لوحظ انقطاع النفس المميز لمدة 24 ثانية ، وهو مؤشر على حدوث انسداد في الجهاز التنفسي ، وزاد معدل ضربات القلب بشكل طفيف بعد فترة انقطاع النفس بسبب تنظيم الجهاز العصبي (49).باختصار ، يمكن تقييم حالة الجهاز التنفسي من خلال TATSA.

لمزيد من التقييم لنوع SAS من خلال إشارات النبض والجهاز التنفسي ، قمنا بتحليل وقت عبور النبض (PTT) ، وهو مؤشر غير باضع يعكس التغيرات في مقاومة الأوعية الدموية الطرفية والضغط داخل الصدر (المحدد في القسم S1) لرجل سليم ومريض مصاب ساس.بالنسبة للمشارك الأصحاء ، ظل معدل التنفس دون تغيير ، وكان PTT ثابتًا نسبيًا من 180 إلى 310 مللي ثانية (الشكل 5G).ومع ذلك ، بالنسبة لمشارك SAS ، زاد الضغط والتحدث بشكل مستمر من 120 إلى 310 مللي ثانية أثناء انقطاع النفس (الشكل 5 ح).وهكذا ، تم تشخيص المشارك بانسداد SAS (OSAS).إذا انخفض التغيير في الضغط والتحدث أثناء انقطاع النفس ، فسيتم تحديد الحالة على أنها متلازمة توقف التنفس أثناء النوم (CSAS) ، وإذا كان كلا من هذين العرضين موجودًا في وقت واحد ، فسيتم تشخيصه على أنه SAS مختلط (MSAS).لتقييم شدة SAS ، قمنا بتحليل الإشارات التي تم جمعها.يلعب مؤشر الإثارة PTT ، وهو عدد استفزازات PTT في الساعة (يُعرَّف استيقاظ PTT على أنه انخفاض في PTT بمقدار 15 مللي ثانية لمدة 3 ثوانٍ) ، دورًا حيويًا في تقييم درجة SAS.مؤشر توقف التنفس أثناء التنفس (AHI) هو معيار لتحديد درجة SAS (انقطاع النفس هو توقف التنفس ، وقصور التنفس هو التنفس الضحل بشكل مفرط أو معدل التنفس المنخفض بشكل غير طبيعي) ، والذي يتم تعريفه على أنه عدد حالات انقطاع النفس وضيق التنفس في كل مرة. ساعة أثناء النوم (العلاقة بين AHI ومعايير تصنيف OSAS موضحة في الجدول S2).للتحقيق في العلاقة بين AHI ومؤشر الإثارة PTT ، تم اختيار إشارات الجهاز التنفسي لـ 20 مريضًا مصابًا بـ SAS وتحليلها باستخدام TATSAs.كما هو مبين في الشكل 5I ، يرتبط مؤشر الإثارة PTT ارتباطًا إيجابيًا مع AHI ، حيث يتسبب انقطاع النفس وقلة التنفس أثناء النوم في ارتفاع ضغط الدم بشكل واضح وعابر ، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الدم PTT.لذلك ، يمكن لـ TATSA الحصول على نبضات وإشارات تنفسية مستقرة ودقيقة في وقت واحد ، وبالتالي توفير معلومات فسيولوجية مهمة عن نظام القلب والأوعية الدموية و SAS لرصد وتقييم الأمراض ذات الصلة.

باختصار ، قمنا بتطوير TATSA باستخدام غرزة كارديجان كاملة لاكتشاف الإشارات الفسيولوجية المختلفة في وقت واحد.يتميز هذا المستشعر بحساسية عالية تبلغ 7.84 مللي فولت باسكال -1 ، ووقت استجابة سريع يبلغ 20 مللي ثانية ، وثبات عالي لأكثر من 100000 دورة ، وعرض نطاق ترددي واسع للعمل.على أساس TATSA ، تم تطوير WMHMS أيضًا لنقل المعلمات الفسيولوجية المقاسة إلى هاتف محمول.يمكن دمج TATSA في مواقع مختلفة من الملابس من أجل التصميم الجمالي واستخدامها لمراقبة النبض وإشارات الجهاز التنفسي في الوقت الفعلي.يمكن تطبيق النظام للمساعدة في التمييز بين الأفراد الأصحاء وأولئك الذين لديهم CAD أو SAS نظرًا لقدرته على التقاط المعلومات التفصيلية.قدمت هذه الدراسة نهجًا مريحًا وفعالًا وسهل الاستخدام لقياس نبض الإنسان وتنفسه ، مما يمثل تقدمًا في تطوير إلكترونيات النسيج القابلة للارتداء.

تم تمرير الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل متكرر من خلال القالب وتمدده لتشكيل ألياف يبلغ قطرها 10 ميكرون.تم إدخال ألياف الفولاذ المقاوم للصدأ مثل القطب في عدة قطع من خيوط تيريلين التجارية أحادية الطبقة.

تم استخدام مولد الوظيفة (ستانفورد DS345) ومكبر الصوت (LabworkPa-13) لتوفير إشارة ضغط جيبية.تم استخدام مستشعر قوة مزدوج النطاق (Vernier Software & Technology LLC) لقياس الضغط الخارجي المطبق على TATSA.تم استخدام مقياس كهربي لنظام Keithley (Keithley 6514) لمراقبة وتسجيل جهد الخرج والتيار لجهاز TATSA.

وفقًا لطريقة اختبار AATCC 135-2017 ، استخدمنا TATSA وصابورة كافية بحمولة 1.8 كجم ثم وضعناها في آلة غسيل تجارية (Labtex LBT-M6T) لأداء دورات غسيل الغسالة الدقيقة.بعد ذلك ، ملأنا الغسالة بـ 18 جالونًا من الماء عند 25 درجة مئوية وضبطنا الغسالة على دورة الغسيل المحددة والوقت (سرعة التحريك ، 119 ضربة في الدقيقة ؛ وقت الغسيل ، 6 دقائق ؛ سرعة الدوران النهائية ، 430 دورة في الدقيقة ؛ نهائي وقت الدوران ، 3 دقائق).أخيرًا ، تم تعليق TATSA جافًا في هواء ساكن عند درجة حرارة الغرفة لا تزيد عن 26 درجة مئوية.

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

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

الشكل S9.نتيجة محاكاة توزيع القوة لـ TATSA تحت الضغوط المطبقة عند 0.2 كيلو باسكال باستخدام برنامج COMSOL.

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

الشكل S11.الرسوم التوضيحية التخطيطية الكاملة لنقل الشحنة لوحدة اتصال في ظل ظروف ماس كهربائي.

الشكل S13.جهد الخرج المستمر والتيار من TATSA استجابة للضغط الخارجي المطبق باستمرار في دورة القياس.

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

الشكل S15.مقارنة بين أداء الإخراج لجهازي استشعار النسيج باستخدام غرزة كارديجان كاملة وغرزة عادية.

الشكل S16.تُظهر المخططات استجابات التردد عند ضغط ديناميكي قدره 1 كيلو باسكال وتردد إدخال للضغط يبلغ 3 و 5 و 7 و 9 و 10 و 11 و 13 و 15 و 18 و 20 هرتز.

الشكل S25.الفولتية الناتجة من المستشعر عندما يكون الموضوع في ظروف ثابتة وحركة.

الشكل S26.صورة تظهر TATSAs موضوعة على البطن والمعصم في وقت واحد لقياس التنفس والنبض ، على التوالي.

هذا مقال مفتوح الوصول يتم توزيعه بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution-NonCommercial ، والذي يسمح بالاستخدام والتوزيع والنسخ في أي وسيط ، طالما أن الاستخدام الناتج ليس لميزة تجارية وشريطة أن يكون العمل الأصلي صحيحًا. استشهد.

ملاحظة: نحن نطلب فقط عنوان بريدك الإلكتروني حتى يعرف الشخص الذي تنصح به الصفحة أنك تريده أن يراها ، وأنه ليس بريدًا عشوائيًا.نحن لا نلتقط أي عنوان بريد إلكتروني.

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

تم تطوير مستشعر نسيج كهربي احتكاك مع حساسية عالية للضغط والراحة لمراقبة الصحة.

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

تم تطوير مستشعر نسيج كهربي احتكاك مع حساسية عالية للضغط والراحة لمراقبة الصحة.

© 2020 الرابطة الأمريكية لتقدم العلوم.كل الحقوق محفوظة.AAAS هي شريك HINARI و AGORA و OARE و CHORUS و CLOCKSS و CrossRef و COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548.