عین مطابق ایپیڈرمل فزیولوجیکل سگنل کی نگرانی کے لیے مشین سے بنا ہوا واش ایبل سینسر سرنی ٹیکسٹائل

پہننے کے قابل ٹیکسٹائل الیکٹرانکس ذاتی صحت کے انتظام کو سمجھنے کے لیے انتہائی مطلوب ہیں۔تاہم، زیادہ تر رپورٹ شدہ ٹیکسٹائل الیکٹرانکس یا تو وقتاً فوقتاً کسی ایک جسمانی سگنل کو نشانہ بنا سکتے ہیں یا سگنلز کی واضح تفصیلات سے محروم رہ سکتے ہیں، جس سے صحت کا جزوی جائزہ لیا جا سکتا ہے۔مزید برآں، بہترین جائیداد اور آرام کے ساتھ ٹیکسٹائل اب بھی ایک چیلنج ہیں۔یہاں، ہم ہائی پریشر کی حساسیت اور آرام کے ساتھ ٹریبو الیکٹرک آل ٹیکسٹائل سینسر سرنی کی اطلاع دیتے ہیں۔یہ دباؤ کی حساسیت (7.84 mV Pa−1)، تیز رسپانس ٹائم (20 ms)، استحکام (>100,000 سائیکل)، وسیع ورکنگ فریکوئنسی بینڈوتھ (20 Hz تک)، اور مشین دھونے کی صلاحیت (>40 واش) کو ظاہر کرتا ہے۔من گھڑت TATSAs کو کپڑوں کے مختلف حصوں میں سلایا گیا تھا تاکہ شریانوں کی نبض کی لہروں اور سانس کے اشاروں کو بیک وقت مانیٹر کیا جا سکے۔ہم نے دل کی بیماری اور نیند کی کمی کے سنڈروم کے طویل مدتی اور غیر حملہ آور تشخیص کے لیے صحت کی نگرانی کا ایک نظام مزید تیار کیا ہے، جو کچھ دائمی بیماریوں کے مقداری تجزیہ کے لیے بڑی پیش رفت کو ظاہر کرتا ہے۔

پہننے کے قابل الیکٹرانکس ذاتی ادویات میں اپنی امید افزا ایپلی کیشنز کی وجہ سے ایک دلچسپ موقع کی نمائندگی کرتے ہیں۔وہ کسی فرد کی صحت کی حالت کو مسلسل، حقیقی وقت اور غیر حملہ آور طریقے سے مانیٹر کر سکتے ہیں (1-11)۔نبض اور سانس، اہم علامات کے دو ناگزیر اجزاء کے طور پر، دونوں جسمانی حالت کا درست اندازہ اور متعلقہ بیماریوں کی تشخیص اور تشخیص میں قابل ذکر بصیرت فراہم کر سکتے ہیں (12-21)۔آج تک، باریک جسمانی سگنلز کا پتہ لگانے کے لیے پہننے کے قابل الیکٹرانکس الٹراتھن سبسٹریٹس جیسے پولیتھیلین ٹیریفتھلیٹ، پولیڈیمیتھائلسلوکسین، پولیمائیڈ، گلاس اور سلیکون (22-26) پر مبنی ہیں۔جلد پر استعمال کے لیے ان سبسٹریٹس کی ایک خرابی ان کے پلانر اور سخت شکلوں میں ہے۔نتیجے کے طور پر، پہننے کے قابل الیکٹرانکس اور انسانی جلد کے درمیان ایک کمپیکٹ رابطہ قائم کرنے کے لیے ٹیپس، بینڈ ایڈز، یا دیگر مکینیکل فکسچر کی ضرورت ہوتی ہے، جو استعمال کے لمبے عرصے کے دوران جلن اور تکلیف کا سبب بن سکتی ہے (27, 28)۔مزید یہ کہ، ان سبسٹریٹس میں ہوا کی پارگمیتا کم ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں طویل مدتی، مسلسل صحت کی نگرانی کے لیے استعمال ہونے پر تکلیف ہوتی ہے۔صحت کی دیکھ بھال میں مذکورہ بالا مسائل کو دور کرنے کے لیے، خاص طور پر روزمرہ کے استعمال میں، سمارٹ ٹیکسٹائل ایک قابل اعتماد حل پیش کرتے ہیں۔ان ٹیکسٹائل میں نرمی، ہلکے وزن، اور سانس لینے کی خصوصیات ہیں اور اس طرح، پہننے کے قابل الیکٹرانکس میں آرام کا احساس کرنے کی صلاحیت ہے۔حالیہ برسوں میں، حساس سینسرز، توانائی کی کٹائی، اور اسٹوریج (29-39) میں ٹیکسٹائل پر مبنی نظام تیار کرنے کے لیے بھرپور کوششیں کی گئی ہیں۔خاص طور پر، آپٹیکل فائبر، پیزو الیکٹرسٹی، اور نبض اور سانس کے سگنلز (40–43) کی نگرانی میں لاگو مزاحمت پر مبنی سمارٹ ٹیکسٹائل پر کامیاب تحقیق کی اطلاع دی گئی ہے۔تاہم، ان سمارٹ ٹیکسٹائل میں عام طور پر کم حساسیت اور ایک واحد مانیٹرنگ پیرامیٹر ہوتا ہے اور انہیں بڑے پیمانے پر تیار نہیں کیا جا سکتا (ٹیبل S1)۔نبض کی پیمائش کے معاملے میں، نبض کے بیہوش اور تیز اتار چڑھاؤ کی وجہ سے تفصیلی معلومات حاصل کرنا مشکل ہے (مثلاً، اس کے فیچر پوائنٹس)، اور اس طرح، اعلیٰ حساسیت اور مناسب تعدد ردعمل کی کارکردگی کی ضرورت ہوتی ہے۔

اس مطالعہ میں، ہم ایپیڈرمل ٹھیک ٹھیک دباؤ کیپچرنگ کے لیے اعلیٰ حساسیت کے ساتھ ایک ٹرائیبو الیکٹرک آل ٹیکسٹائل سینسر اری (TATSA) متعارف کراتے ہیں، جو ایک مکمل کارڈیگن سلائی میں کنڈیکٹیو اور نایلان یارن کے ساتھ بنا ہوا ہے۔TATSA ہائی پریشر کی حساسیت (7.84 mV Pa−1)، تیز رسپانس ٹائم (20 ms)، استحکام (>100,000 سائیکل)، وسیع ورکنگ فریکوئنسی بینڈوتھ (20 Hz تک)، اور مشین دھونے کی صلاحیت (>40 واش) فراہم کر سکتا ہے۔یہ صوابدید، آرام، اور جمالیاتی اپیل کے ساتھ اپنے آپ کو آسانی سے کپڑوں میں ضم کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔خاص طور پر، ہمارے TATSA کو تانے بانے کی مختلف جگہوں میں براہ راست شامل کیا جا سکتا ہے جو گردن، کلائی، انگلیوں اور ٹخنوں کی پوزیشنوں پر نبض کی لہروں اور پیٹ اور سینے میں سانس کی لہروں سے مطابقت رکھتی ہے۔ریئل ٹائم اور ریموٹ ہیلتھ مانیٹرنگ میں TATSA کی بہترین کارکردگی کا جائزہ لینے کے لیے، ہم ایک ذاتی ذہین صحت کی نگرانی کا نظام تیار کرتے ہیں تاکہ قلبی بیماری (CAD) کے تجزیہ اور سلیپ ایپنیا سنڈروم (SAS) کے تجزیہ کے لیے جسمانی سگنلز کو مسلسل حاصل اور محفوظ کیا جا سکے۔ )۔

جیسا کہ تصویر 1A میں دکھایا گیا ہے، بالترتیب نبض اور سانس کے اشاروں کی متحرک اور بیک وقت نگرانی کے قابل بنانے کے لیے قمیض کے کف اور سینے میں دو TATSA سلے ہوئے تھے۔صحت کی حالت کے مزید تجزیہ کے لیے یہ جسمانی سگنلز انٹیلیجنٹ موبائل ٹرمینل ایپلی کیشن (اے پی پی) کو وائرلیس طور پر منتقل کیے گئے تھے۔شکل 1B TATSA کو کپڑے کے ایک ٹکڑے میں سلایا ہوا دکھاتا ہے، اور انسیٹ TATSA کا بڑھا ہوا منظر دکھاتا ہے، جسے خصوصیت سے چلنے والے دھاگے اور کمرشل نایلان سوت کو ایک مکمل کارڈیگن سلائی میں ایک ساتھ استعمال کرتے ہوئے بنایا گیا تھا۔بنیادی سادہ سلائی کے مقابلے میں، جو کہ سب سے عام اور بنیادی بُنائی کا طریقہ ہے، مکمل کارڈیگن سلائی کا انتخاب اس لیے کیا گیا تھا کہ کنڈکٹو سوت کے لوپ ہیڈ اور نایلان دھاگے کے ملحقہ ٹک سلائی کے سر کے درمیان رابطہ (تصویر S1) ایک سطح ہے۔ ایک نقطہ کے رابطے کے بجائے، اعلی ٹرائبو الیکٹرک اثر کے لئے ایک بڑے اداکاری کے علاقے کی طرف جاتا ہے۔کنڈکٹو یارن تیار کرنے کے لیے، ہم نے سٹینلیس سٹیل کو فکسڈ کور فائبر کے طور پر منتخب کیا، اور ون پلائی ٹیریلین یارن کے کئی ٹکڑوں کو کور ریشے کے گرد گھما کر 0.2 ملی میٹر (تصویر S2) کے قطر کے ساتھ ایک کنڈکٹو سوت بنا دیا گیا۔ بجلی کی سطح اور کنڈکٹنگ الیکٹروڈ دونوں۔نایلان کا دھاگہ، جس کا قطر 0.15 ملی میٹر تھا اور یہ ایک اور برقی سطح کے طور پر کام کرتا تھا، اس میں ایک مضبوط تناؤ کی قوت تھی کیونکہ یہ ناقابل حساب یارن (تصویر S3) کے ذریعے مڑا ہوا تھا۔شکل 1 (بالترتیب C اور D) من گھڑت کوندکٹو سوت اور نایلان سوت کی تصاویر دکھاتا ہے۔انسیٹ ان کی متعلقہ سکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی (SEM) امیجز دکھاتے ہیں، جو کنڈکٹو سوت کا ایک عام کراس سیکشن اور نایلان سوت کی سطح کو پیش کرتے ہیں۔کنڈکٹیو اور نایلان یارن کی اعلی تناؤ کی طاقت نے صنعتی مشین پر تمام سینسر کی یکساں کارکردگی کو برقرار رکھنے کے لیے ان کی بنائی کی صلاحیت کو یقینی بنایا۔جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔S4، کئی TATSA صنعتی مشین کا استعمال کرتے ہوئے عام کپڑے کے ساتھ بنا ہوا تھا۔ایک واحد TATSA جس کی موٹائی 0.85 ملی میٹر اور وزن 0.28 گرام ہے انفرادی استعمال کے لیے پورے ڈھانچے سے تیار کیا جا سکتا ہے، جو دوسرے کپڑوں کے ساتھ اپنی بہترین مطابقت کو ظاہر کرتا ہے۔اس کے علاوہ، تجارتی نایلان یارن کے تنوع کی وجہ سے جمالیاتی اور فیشن کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے TATSAs کو مختلف رنگوں میں ڈیزائن کیا جا سکتا ہے (تصویر 1F اور انجیر S5)۔من گھڑت TATSAs میں بہترین نرمی اور سخت موڑنے یا خرابی کو برداشت کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے (تصویر S6)۔شکل 1G دکھاتا ہے TATSA براہ راست ایک سویٹر کے پیٹ اور کف میں ٹانکا ہوا ہے۔سویٹر بنانے کا عمل انجیر میں دکھایا گیا ہے۔S7 اور فلم S2۔پیٹ کی پوزیشن پر پھیلے ہوئے TATSA کے اگلے اور پچھلے حصے کی تفصیلات انجیر میں دکھائی گئی ہیں۔S8 (بالترتیب A اور B)، اور کنڈکٹو سوت اور نایلان یارن کی پوزیشن تصویر میں واضح کی گئی ہے۔S8Cیہاں دیکھا جا سکتا ہے کہ TATSA کو سمجھدار اور ہوشیار شکل کے لیے عام کپڑوں میں بغیر کسی رکاوٹ کے لگایا جا سکتا ہے۔

(A) اصل وقت میں نبض اور سانس کے اشاروں کی نگرانی کے لیے ایک قمیض میں دو TATSA ضم کیے گئے ہیں۔(B) TATSA اور کپڑوں کے امتزاج کی منصوبہ بندی کی مثال۔انسیٹ سینسر کا بڑھا ہوا منظر دکھاتا ہے۔(C) کنڈکٹو سوت کی تصویر (اسکیل بار، 4 سینٹی میٹر)۔انسیٹ کنڈکٹو یارن (اسکیل بار، 100 μm) کے کراس سیکشن کی SEM امیج ہے، جو سٹینلیس سٹیل اور ٹیریلین یارن پر مشتمل ہے۔(D) نایلان سوت کی تصویر (اسکیل بار، 4 سینٹی میٹر)۔انسیٹ نایلان یارن کی سطح کی SEM تصویر ہے (اسکیل بار، 100 μm)۔(E) کمپیوٹرائزڈ فلیٹ بنائی مشین کی تصویر جس میں TATSAs کی خودکار بنائی جاتی ہے۔(F) مختلف رنگوں میں TATSAs کی تصویر (اسکیل بار، 2 سینٹی میٹر)۔انسیٹ بٹی ہوئی TATSA ہے، جو اس کی بہترین نرمی کو ظاہر کرتی ہے۔(G) ایک سویٹر میں مکمل اور بغیر کسی رکاوٹ کے سلے ہوئے دو TATSA کی تصویر۔تصویر کریڈٹ: وینجنگ فین، چونگ کنگ یونیورسٹی۔

TATSA کے کام کرنے کے طریقہ کار کا تجزیہ کرنے کے لیے، بشمول اس کی مکینیکل اور برقی خصوصیات، ہم نے TATSA کا جیومیٹرک نٹنگ ماڈل بنایا، جیسا کہ تصویر 2A میں دکھایا گیا ہے۔مکمل کارڈیگن سلائی کا استعمال کرتے ہوئے، کنڈکٹو اور نایلان یارن کورس اور ویل سمت میں لوپ یونٹس کی شکل میں آپس میں جڑے ہوئے ہیں۔ایک واحد لوپ ڈھانچہ (تصویر S1) ایک لوپ ہیڈ، لوپ آرم، ریب کراسنگ پارٹ، ٹک اسٹیچ آرم، اور ٹک اسٹیچ ہیڈ پر مشتمل ہوتا ہے۔دو مختلف یارن کے درمیان رابطے کی سطح کی دو شکلیں مل سکتی ہیں: (i) کنڈکٹو یارن کے لوپ ہیڈ اور نایلان یارن کے ٹک سلائی ہیڈ کے درمیان رابطے کی سطح اور (ii) لوپ ہیڈ کے درمیان رابطے کی سطح نایلان سوت اور کنڈکٹو سوت کا ٹک سلائی سر۔

(A) بننا لوپس کے سامنے، دائیں، اور اوپری اطراف کے ساتھ TATSA۔(B) COMSOL سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے 2 kPa کے لاگو دباؤ کے تحت TATSA کی طاقت کی تقسیم کا نقلی نتیجہ۔(C) شارٹ سرکٹ کے حالات میں رابطہ یونٹ کے چارج ٹرانسفر کی اسکیمیٹک مثالیں۔(D) COMSOL سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے کھلے سرکٹ کی حالت میں رابطہ یونٹ کے چارج کی تقسیم کے نقلی نتائج۔

TATSA کے کام کرنے والے اصول کو دو پہلوؤں میں بیان کیا جا سکتا ہے: بیرونی قوت محرک اور اس کا حوصلہ افزائی چارج۔بیرونی قوت کے محرک کے جواب میں تناؤ کی تقسیم کو بدیہی طور پر سمجھنے کے لیے، ہم نے 2 اور 0.2 kPa کی مختلف بیرونی قوتوں پر COMSOL سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے محدود عنصر کا تجزیہ استعمال کیا، جیسا کہ بالترتیب تصویر 2B اور تصویر میں دکھایا گیا ہے۔S9.تناؤ دو یارن کے رابطے کی سطحوں پر ظاہر ہوتا ہے۔جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔S10، ہم نے کشیدگی کی تقسیم کو واضح کرنے کے لیے دو لوپ یونٹس پر غور کیا۔دو مختلف بیرونی قوتوں کے تحت تناؤ کی تقسیم کا موازنہ کرتے ہوئے، ترسیلی اور نایلان یارن کی سطحوں پر دباؤ بڑھتے ہوئے بیرونی قوت کے ساتھ بڑھتا ہے، جس کے نتیجے میں دونوں دھاگے کے درمیان رابطہ اور اخراج ہوتا ہے۔ایک بار جب بیرونی قوت خارج ہو جاتی ہے، تو دونوں سوت الگ ہو جاتے ہیں اور ایک دوسرے سے دور ہو جاتے ہیں۔

کنڈکٹیو یارن اور نایلان یارن کے درمیان رابطے سے علیحدگی کی حرکتیں چارج ٹرانسفر کا باعث بنتی ہیں، جس کی وجہ ٹریبو الیکٹریفیکیشن اور الیکٹرو اسٹاٹک انڈکشن سے منسوب ہے۔بجلی پیدا کرنے کے عمل کو واضح کرنے کے لیے، ہم اس علاقے کے کراس سیکشن کا تجزیہ کرتے ہیں جہاں دونوں یارن ایک دوسرے سے رابطہ کرتے ہیں (تصویر 2C1)۔جیسا کہ تصویر 2 (بالترتیب C2 اور C3) میں دکھایا گیا ہے، جب TATSA بیرونی قوت سے محرک ہوتا ہے اور دونوں یارن ایک دوسرے سے رابطہ کرتے ہیں، تو کنڈکٹیو اور نایلان یارن کی سطح پر برقی کاری ہوتی ہے، اور مخالف کے ساتھ مساوی چارجز دو یارن کی سطح پر قطبیت پیدا ہوتی ہے۔ایک بار جب دونوں یارن الگ ہوجاتے ہیں، الیکٹرو اسٹاٹک انڈکشن اثر کی وجہ سے اندرونی سٹینلیس سٹیل میں مثبت چارجز شامل ہوتے ہیں۔مکمل اسکیمیٹک تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ایس 11۔بجلی پیدا کرنے کے عمل کے بارے میں زیادہ مقداری سمجھ حاصل کرنے کے لیے، ہم نے COMSOL سافٹ ویئر (تصویر 2D) کا استعمال کرتے ہوئے TATSA کی ممکنہ تقسیم کو نقل کیا۔جب دو مادّے آپس میں رابطے میں ہوتے ہیں، چارج بنیادی طور پر رگڑ کے مواد پر جمع ہوتا ہے، اور الیکٹروڈ پر صرف تھوڑی مقدار میں حوصلہ افزائی چارج موجود ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں چھوٹی صلاحیت (تصویر 2D، نیچے) ہوتی ہے۔جب دونوں مادوں کو الگ کیا جاتا ہے (تصویر 2D، اوپر)، الیکٹروڈ پر حوصلہ افزائی شدہ چارج ممکنہ فرق کی وجہ سے بڑھ جاتا ہے، اور متعلقہ پوٹینشل میں اضافہ ہوتا ہے، جو تجربات سے حاصل کردہ نتائج اور نقالی سے حاصل ہونے والے نتائج کے درمیان اچھی مطابقت کو ظاہر کرتا ہے۔ .مزید برآں، چونکہ TATSA کا کنڈکٹنگ الیکٹروڈ ٹیریلین یارن میں لپٹا ہوا ہے اور جلد دونوں رگڑ والے مادوں کے ساتھ رابطے میں ہے، لہٰذا، جب TATSA کو براہ راست جلد پر پہنا جاتا ہے، تو چارج کا انحصار بیرونی قوت پر ہوتا ہے اور نہیں ہوتا۔ جلد کی طرف سے کمزور ہو.

مختلف پہلوؤں میں اپنے TATSA کی کارکردگی کو نمایاں کرنے کے لیے، ہم نے ایک پیمائشی نظام فراہم کیا جس میں ایک فنکشن جنریٹر، پاور ایمپلیفائر، الیکٹروڈائنامک شیکر، فورس گیج، الیکٹرومیٹر، اور کمپیوٹر (تصویر S12) شامل ہیں۔یہ نظام 7 kPa تک کا بیرونی متحرک دباؤ پیدا کرتا ہے۔تجربے میں، TATSA کو ایک فلیٹ پلاسٹک شیٹ پر آزاد حالت میں رکھا گیا تھا، اور آؤٹ پٹ برقی سگنلز الیکٹرومیٹر کے ذریعے ریکارڈ کیے جاتے ہیں۔

کنڈکٹو اور نایلان یارن کی خصوصیات TATSA کی آؤٹ پٹ کارکردگی کو متاثر کرتی ہیں کیونکہ وہ رابطے کی سطح اور بیرونی دباؤ کو سمجھنے کی صلاحیت کا تعین کرتے ہیں۔اس کی چھان بین کے لیے، ہم نے بالترتیب دو یارن کے تین سائز بنائے: 150D/3، 210D/3، اور 250D/3 اور نایلان سوت جس کا سائز 150D/6، 210D/6، اور 250D ہے۔ /6 (D, denier؛ پیمائش کی ایک اکائی جو انفرادی دھاگوں کی فائبر موٹائی کا تعین کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے؛ زیادہ ڈینئیر کی گنتی والے کپڑے موٹے ہوتے ہیں)۔پھر، ہم نے ان دو سوتوں کو مختلف سائز کے ساتھ منتخب کیا تاکہ انہیں سینسر میں بنایا جائے، اور TATSA کا طول و عرض 3 سینٹی میٹر بائی 3 سینٹی میٹر رکھا گیا جس کا لوپ نمبر 16 والی سمت میں اور 10 کورس کی سمت میں تھا۔اس طرح، نو بنائی کے پیٹرن کے ساتھ سینسر حاصل کیے گئے تھے.150D/3 کے سائز کے ساتھ کنڈکٹو سوت اور 150D/6 کے سائز کے نایلان سوت کا سینسر سب سے پتلا تھا، اور 250D/3 کے سائز کے ساتھ کنڈکٹو سوت اور 250D/ کے سائز کے ساتھ نایلان سوت کا سینسر۔ 6 سب سے موٹا تھا۔0.1 سے 7 kPa کے مکینیکل اتیجیت کے تحت، ان نمونوں کے لیے برقی پیداوار کی منظم طریقے سے چھان بین اور جانچ کی گئی، جیسا کہ تصویر 3A میں دکھایا گیا ہے۔نو TATSAs کے آؤٹ پٹ وولٹیجز بڑھتے ہوئے لاگو دباؤ کے ساتھ، 0.1 سے 4 kPa تک بڑھ گئے۔خاص طور پر، تمام بنائی کے نمونوں میں سے، 210D/3 کنڈکٹو سوت اور 210D/6 نایلان یارن کی تفصیلات نے سب سے زیادہ برقی پیداوار فراہم کی اور سب سے زیادہ حساسیت کی نمائش کی۔آؤٹ پٹ وولٹیج نے TATSA (کافی رابطہ سطح کی وجہ سے) کی موٹائی میں اضافے کے ساتھ بڑھتے ہوئے رجحان کو ظاہر کیا جب تک کہ TATSA کو 210D/3 کنڈکٹیو سوت اور 210D/6 نایلان دھاگے کا استعمال کرتے ہوئے بنایا گیا تھا۔چونکہ موٹائی میں مزید اضافہ یارن کے ذریعہ بیرونی دباؤ کو جذب کرنے کا باعث بنے گا، اس کے مطابق آؤٹ پٹ وولٹیج میں کمی واقع ہوئی۔مزید برآں، یہ بھی نوٹ کیا جاتا ہے کہ کم دباؤ والے خطے (<4 kPa) میں، دباؤ کے ساتھ آؤٹ پٹ وولٹیج میں اچھی طرح سے برتاؤ کرنے والے لکیری تغیر نے 7.84 mV Pa−1 کی اعلیٰ دباؤ کی حساسیت دی ہے۔ہائی پریشر والے علاقے (>4 kPa) میں، 0.31 mV Pa−1 کی کم دباؤ کی حساسیت تجرباتی طور پر دیکھی گئی کیونکہ مؤثر رگڑ کے علاقے کی سنترپتی کی وجہ سے۔اسی طرح کی دباؤ کی حساسیت کا مظاہرہ طاقت کے استعمال کے مخالف عمل کے دوران ہوا تھا۔مختلف دباؤ کے تحت آؤٹ پٹ وولٹیج اور کرنٹ کے کنکریٹ ٹائم پروفائلز کو انجیر میں پیش کیا گیا ہے۔S13 (بالترتیب A اور B)۔

(A) نایلان سوت (150D/6، 210D/6، اور 250D/6) کے ساتھ مل کر ترسیلی سوت (150D/3، 210D/3، اور 250D/3) کے نو بنائی پیٹرن کے تحت آؤٹ پٹ وولٹیج۔(B) ایک ہی فیبرک ایریا میں لوپ یونٹ کے مختلف نمبروں پر وولٹیج کا ردعمل جب لوپ نمبر کو والی سمت میں کوئی تبدیلی نہیں کی جاتی ہے۔(C) پلاٹ 1 kPa کے متحرک دباؤ اور 1 Hz کے پریشر ان پٹ فریکوئنسی کے تحت فریکوئنسی ردعمل ظاہر کرتے ہیں۔(D) 1، 5، 10، اور 20 ہرٹز کی فریکوئنسی کے تحت مختلف آؤٹ پٹ اور کرنٹ وولٹیجز۔(E) 1 kPa کے دباؤ کے تحت TATSA کا پائیدار ٹیسٹ۔(F) 20 اور 40 بار دھونے کے بعد TATSA کی آؤٹ پٹ خصوصیات۔

حساسیت اور آؤٹ پٹ وولٹیج بھی TATSA کی سلائی کثافت سے متاثر ہوئے تھے، جس کا تعین تانے بانے کے ناپے ہوئے علاقے میں لوپس کی کل تعداد سے ہوتا ہے۔سلائی کی کثافت میں اضافہ تانے بانے کے ڈھانچے کی زیادہ جامعیت کا باعث بنے گا۔شکل 3B 3 سینٹی میٹر بائی 3 سینٹی میٹر کے ٹیکسٹائل ایریا میں مختلف لوپ نمبروں کے تحت آؤٹ پٹ پرفارمنس دکھاتا ہے، اور انسیٹ ایک لوپ یونٹ کی ساخت کو ظاہر کرتا ہے (ہم نے کورس کی سمت میں لوپ نمبر کو 10 رکھا، اور لوپ نمبر والی سمت 12، 14، 16، 18، 20، 22، 24، اور 26 تھی)۔لوپ نمبر میں اضافہ کرکے، آؤٹ پٹ وولٹیج نے پہلے بڑھتے ہوئے رجحان کو ظاہر کیا کیونکہ بڑھتی ہوئی رابطے کی سطح کی وجہ سے، جب تک کہ 180 کے لوپ نمبر کے ساتھ زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ وولٹیج کی چوٹی 7.5 V تک پہنچ گئی۔ اس نقطہ کے بعد، آؤٹ پٹ وولٹیج میں کمی کے رجحان کی پیروی کی گئی کیونکہ TATSA تنگ ہو گیا، اور دونوں دھاگوں میں رابطے کی علیحدگی کی جگہ کم ہو گئی۔یہ جاننے کے لیے کہ کثافت کس سمت میں آؤٹ پٹ پر بہت زیادہ اثر ڈالتی ہے، ہم نے والی سمت میں TATSA کے لوپ نمبر کو 18 پر رکھا، اور کورس کی سمت میں لوپ نمبر کو 7، 8، 9، 10 مقرر کیا گیا، 11، 12، 13، اور 14۔ متعلقہ آؤٹ پٹ وولٹیجز کو تصویر میں دکھایا گیا ہے۔S14.مقابلے کے لحاظ سے، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ کورس کی سمت میں کثافت کا آؤٹ پٹ وولٹیج پر زیادہ اثر ہوتا ہے۔نتیجے کے طور پر، 210D/3 کنڈکٹو سوت اور 210D/6 نایلان سوت اور 180 لوپ یونٹس کے بُننے کے پیٹرن کو آؤٹ پٹ خصوصیات کی جامع جانچ کے بعد TATSA کو بُننے کے لیے منتخب کیا گیا۔مزید برآں، ہم نے مکمل کارڈیگن سلائی اور سادہ سلائی کا استعمال کرتے ہوئے دو ٹیکسٹائل سینسر کے آؤٹ پٹ سگنلز کا موازنہ کیا۔جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔S15، مکمل کارڈیگن سلائی کا استعمال کرتے ہوئے برقی پیداوار اور حساسیت سادہ سلائی کے استعمال سے بہت زیادہ ہے۔

ریئل ٹائم سگنلز کی نگرانی کے لیے جوابی وقت کی پیمائش کی گئی۔بیرونی قوتوں کے لیے اپنے سینسر کے رسپانس ٹائم کو جانچنے کے لیے، ہم نے آؤٹ پٹ وولٹیج سگنلز کا موازنہ 1 سے 20 ہرٹز (بالترتیب تصویر 3C اور انجیر S16) کے متحرک پریشر ان پٹ سے کیا۔آؤٹ پٹ وولٹیج ویوفارمز تقریباً 1 kPa کے دباؤ کے تحت ان پٹ سائنوسائیڈل پریشر لہروں سے مماثل تھے، اور آؤٹ پٹ ویوفارمز کا رسپانس ٹائم (تقریباً 20 ایم ایس) تھا۔اس ہسٹریسیس کو لچکدار ڈھانچہ سے منسوب کیا جا سکتا ہے جو بیرونی قوت حاصل کرنے کے بعد جلد از جلد اصل حالت میں واپس نہیں آیا۔اس کے باوجود، یہ چھوٹا سا ہسٹریسیس حقیقی وقت کی نگرانی کے لیے قابل قبول ہے۔ایک مخصوص فریکوئنسی رینج کے ساتھ متحرک دباؤ حاصل کرنے کے لیے، TATSA کے مناسب تعدد ردعمل کی توقع کی جاتی ہے۔اس طرح، TATSA کی فریکوئنسی خصوصیت کا بھی تجربہ کیا گیا۔بیرونی دلچسپ تعدد میں اضافہ کرنے سے، آؤٹ پٹ وولٹیج کا طول و عرض تقریباً کوئی تبدیلی نہیں رہا، جبکہ کرنٹ کا طول و عرض اس وقت بڑھتا ہے جب ٹیپنگ فریکوئنسی 1 سے 20 ہرٹز (تصویر 3D) تک مختلف ہوتی ہے۔

TATSA کی تکراری قابلیت، استحکام اور پائیداری کا جائزہ لینے کے لیے، ہم نے آؤٹ پٹ وولٹیج اور پریشر لوڈنگ-ان لوڈنگ سائیکلوں کے موجودہ ردعمل کا تجربہ کیا۔سینسر پر 5 Hz کی فریکوئنسی کے ساتھ 1 kPa کا دباؤ لگایا گیا تھا۔چوٹی سے چوٹی وولٹیج اور کرنٹ 100,000 لوڈنگ-ان لوڈنگ سائیکلوں کے بعد ریکارڈ کیے گئے (بالترتیب تصویر 3E اور تصویر S17)۔وولٹیج کے بڑھے ہوئے نظارے اور کرنٹ ویوفارم کو تصویر 3E اور انجیر کے انسیٹ میں دکھایا گیا ہے۔بالترتیب S17۔نتائج TATSA کی قابل ذکر تکرار پذیری، استحکام، اور استحکام کو ظاہر کرتے ہیں۔دھونے کی اہلیت بھی ایک تمام ٹیکسٹائل ڈیوائس کے طور پر TATSA کی تشخیص کا ایک لازمی معیار ہے۔واشنگ کی صلاحیت کا اندازہ لگانے کے لیے، ہم نے امریکن ایسوسی ایشن آف ٹیکسٹائل کیمسٹ اینڈ کلرسٹ (AATCC) ٹیسٹ میتھڈ 135-2017 کے مطابق TATSA کو مشین سے دھونے کے بعد سینسر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کا تجربہ کیا۔دھونے کا تفصیلی طریقہ کار مواد اور طریقوں میں بیان کیا گیا ہے۔جیسا کہ تصویر 3F میں دکھایا گیا ہے، 20 بار اور 40 بار دھونے کے بعد بجلی کے آؤٹ پٹ ریکارڈ کیے گئے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ واشنگ ٹیسٹ کے دوران آؤٹ پٹ وولٹیج میں کوئی واضح تبدیلیاں نہیں ہوئیں۔یہ نتائج TATSA کے قابل ذکر دھونے کی تصدیق کرتے ہیں۔پہننے کے قابل ٹیکسٹائل سینسر کے طور پر، ہم نے آؤٹ پٹ کی کارکردگی کو بھی دریافت کیا جب TATSA ٹینسائل (fig. S18)، مڑا ہوا (fig. S19)، اور مختلف نمی (fig. S20) حالات میں تھا۔

اوپر دکھائے گئے TATSA کے متعدد فوائد کی بنیاد پر، ہم نے ایک وائرلیس موبائل ہیلتھ مانیٹرنگ سسٹم (WMHMS) تیار کیا، جس میں مسلسل جسمانی سگنل حاصل کرنے اور پھر کسی مریض کو پیشہ ورانہ مشورہ دینے کی صلاحیت ہے۔شکل 4A TATSA پر مبنی WMHMS کی اسکیم ڈایاگرام دکھاتا ہے۔سسٹم کے چار اجزاء ہیں: اینالاگ فزیولوجیکل سگنلز حاصل کرنے کے لیے TATSA، ایک کم پاس فلٹر (MAX7427) کے ساتھ ایک اینالاگ کنڈیشنگ سرکٹ اور ایک ایمپلیفائر (MAX4465) تاکہ کافی تفصیلات اور سگنلز کی بہترین ہم آہنگی کو یقینی بنایا جاسکے، ایک اینالاگ سے ڈیجیٹل ینالاگ سگنلز کو جمع کرنے اور ڈیجیٹل سگنلز میں تبدیل کرنے کے لیے مائیکرو کنٹرولر یونٹ پر مبنی کنورٹر، اور موبائل فون ٹرمینل ایپلیکیشن (APP؛ Huawei Honor 9) پر ڈیجیٹل سگنل منتقل کرنے کے لیے ایک بلوٹوتھ ماڈیول (CC2640 لو پاور بلوٹوتھ چپ)۔اس مطالعہ میں، ہم نے TATSA کو بغیر کسی رکاوٹ کے لیس، کلائی بند، فنگر اسٹال، اور جراب میں سلایا، جیسا کہ تصویر 4B میں دکھایا گیا ہے۔

(A) WMHMS کی مثال۔(B) بالترتیب کلائی بینڈ، فنگر اسٹال، جراب اور سینے کے پٹے میں ٹانکے ہوئے TATSA کی تصاویر۔(C1) گردن، (D1) کلائی، (E1) انگلی، اور (F1) ٹخنے پر نبض کی پیمائش۔(C2) گردن، (D2) کلائی، (E2) انگلی کی نوک، اور (F2) ٹخنے میں نبض کی لہر۔(جی) مختلف عمروں کی نبض کی لہریں(H) ایک پلس لہر کا تجزیہ۔ریڈیل اگمینٹیشن انڈیکس (AIx) کی تعریف AIx (%) = P2/P1 کے طور پر کی گئی ہے۔P1 آگے بڑھنے والی لہر کی چوٹی ہے، اور P2 عکاسی لہر کی چوٹی ہے۔(I) بریکیل اور ٹخنوں کا پلس سائیکل۔نبض کی لہر کی رفتار (PWV) PWV = D/∆T کے طور پر بیان کی گئی ہے۔D ٹخنوں اور بریشیل کے درمیان فاصلہ ہے۔∆T ٹخنوں کی چوٹیوں اور بریشیل پلس لہروں کے درمیان وقت کی تاخیر ہے۔پی ٹی ٹی، پلس ٹرانزٹ ٹائم۔(J) صحت مند اور CADs کے درمیان AIx اور brachial-ankle PWV (BAPWV) کا موازنہ۔*P <0.01، **P <0.001، اور ***P <0.05۔ایچ ٹی این، ہائی بلڈ پریشر؛CHD، کورونری دل کی بیماری؛ڈی ایم، ذیابیطس mellitus.تصویر کریڈٹ: جن یانگ، چونگ کنگ یونیورسٹی۔

انسانی جسم کے مختلف حصوں کی نبض کے اشاروں کی نگرانی کے لیے، ہم نے مذکورہ بالا سجاوٹ کو TATSAs کے ساتھ متعلقہ پوزیشنوں سے منسلک کیا: گردن (تصویر 4C1)، کلائی (تصویر 4D1)، انگلی کی نوک (تصویر 4E1) اور ٹخنے (تصویر 4F1) جیسا کہ فلموں S3 سے S6 میں وضاحت کی گئی ہے۔طب میں، نبض کی لہر میں تین نمایاں خصوصیات ہیں: پیش قدمی کی لہر P1 کی چوٹی، عکاسی لہر P2 کی چوٹی، اور ڈیکروٹک لہر P3 کی چوٹی۔ان فیچر پوائنٹس کی خصوصیات قلبی نظام سے متعلق شریانوں کی لچک، پردیی مزاحمت، اور بائیں ویںٹرکولر سکڑاؤ کی صحت کی حالت کی عکاسی کرتی ہیں۔مندرجہ بالا چار پوزیشنوں پر ایک 25 سالہ خاتون کی نبض کی لہریں ہمارے ٹیسٹ میں حاصل کی گئیں اور ریکارڈ کی گئیں۔نوٹ کریں کہ گردن، کلائی اور انگلی کے پوروں کی پوزیشنوں پر پلس ویوفارم پر تین امتیازی خصوصیت کے نکات (P1 سے P3) دیکھے گئے، جیسا کہ تصویر 4 (C2 سے E2) میں دکھایا گیا ہے۔اس کے برعکس، ٹخنوں کی پوزیشن پر پلس ویوفارم پر صرف P1 اور P3 نمودار ہوئے، اور P2 موجود نہیں تھا (تصویر 4F2)۔یہ نتیجہ بائیں ویںٹرکل کے ذریعہ خارج ہونے والی آنے والی خون کی لہر کے سپرپوزیشن اور نچلے اعضاء سے منعکس لہر کی وجہ سے ہوا (44)۔پہلے کے مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ P2 لہروں میں پیش کرتا ہے جو اوپری حصے میں ماپا جاتا ہے لیکن ٹخنوں میں نہیں (45، 46)۔ہم نے TATSA کے ساتھ ماپا لہروں میں اسی طرح کے نتائج کا مشاہدہ کیا، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔S21، جو یہاں زیر مطالعہ 80 مریضوں کی آبادی سے مخصوص ڈیٹا دکھاتا ہے۔ہم دیکھ سکتے ہیں کہ P2 ان پلس ویوفارمز میں ظاہر نہیں ہوا جو ٹخنوں میں ماپا جاتا ہے، جو کہ TATSA کی ویوفارم کے اندر ٹھیک ٹھیک خصوصیات کا پتہ لگانے کی صلاحیت کو ظاہر کرتا ہے۔نبض کی پیمائش کے یہ نتائج بتاتے ہیں کہ ہمارا WMHMS اوپری اور نچلے جسم کی نبض کی لہر کی خصوصیات کو درست طریقے سے ظاہر کر سکتا ہے اور یہ دوسرے کاموں سے برتر ہے (41, 47)۔مزید یہ بتانے کے لیے کہ ہمارا TATSA مختلف عمروں پر وسیع پیمانے پر لاگو کیا جا سکتا ہے، ہم نے مختلف عمروں میں 80 مضامین کی نبض کی لہروں کی پیمائش کی، اور ہم نے کچھ عام ڈیٹا دکھایا، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔S22۔جیسا کہ تصویر 4G میں دکھایا گیا ہے، ہم نے 25، 45 اور 65 سال کی عمر کے تین شرکاء کا انتخاب کیا، اور تین فیچر پوائنٹس نوجوان اور درمیانی عمر کے شرکاء کے لیے واضح تھے۔طبی لٹریچر (48) کے مطابق، زیادہ تر لوگوں کی نبض کی لہروں کی خصوصیات عمر بڑھنے کے ساتھ تبدیل ہو جاتی ہیں، جیسے کہ P2 پوائنٹ کا غائب ہو جانا، جو منعکس لہر کی وجہ سے ہوتا ہے کہ وہ اپنے آپ کو آگے بڑھنے والی لہر پر سپرد کرنے کے لیے آگے بڑھتا ہے۔ عروقی لچکیہ رجحان ان لہروں میں بھی جھلکتا ہے جو ہم نے جمع کیے ہیں، مزید تصدیق کرتے ہوئے کہ TATSA کا اطلاق مختلف آبادیوں پر کیا جا سکتا ہے۔

نبض کی لہر نہ صرف فرد کی جسمانی حالت سے متاثر ہوتی ہے بلکہ آزمائشی حالات سے بھی متاثر ہوتی ہے۔لہذا، ہم نے نبض کے اشاروں کو TATSA اور جلد (تصویر S23) کے درمیان مختلف رابطے کی تنگی کے تحت اور پیمائش کرنے والی جگہ (تصویر S24) پر مختلف پتہ لگانے والی پوزیشنوں کے تحت ناپا۔یہ پایا جا سکتا ہے کہ TATSA پیمائش کرنے والی جگہ پر ایک بڑے موثر پتہ لگانے والے علاقے میں برتن کے ارد گرد تفصیلی معلومات کے ساتھ مسلسل نبض کی لہریں حاصل کر سکتا ہے۔اس کے علاوہ، TATSA اور جلد کے درمیان مختلف رابطے کی تنگی کے تحت الگ الگ آؤٹ پٹ سگنل موجود ہیں۔اس کے علاوہ، سینسر پہننے والے افراد کی حرکت نبض کے سگنل کو متاثر کرے گی۔جب موضوع کی کلائی جامد حالت میں ہوتی ہے، تو حاصل شدہ پلس ویوفارم کا طول و عرض مستحکم ہوتا ہے (تصویر S25A)؛اس کے برعکس، جب کلائی 30 سیکنڈ کے دوران −70 ° سے 70 ° کے زاویے پر آہستہ آہستہ حرکت کر رہی ہے، تو نبض کی لہر کا طول و عرض اتار چڑھاؤ آئے گا (تصویر S25B)۔تاہم، ہر پلس ویوفارم کا سموچ نظر آتا ہے، اور نبض کی شرح اب بھی درست طریقے سے حاصل کی جا سکتی ہے۔ظاہر ہے، انسانی حرکت میں پلس ویو کے مستحکم حصول کے لیے، مزید کام بشمول سینسر ڈیزائن اور بیک اینڈ سگنل پروسیسنگ پر تحقیق کرنے کی ضرورت ہے۔

مزید برآں، ہمارے TATSA کا استعمال کرتے ہوئے حاصل شدہ پلس ویوفارمز کے ذریعے قلبی نظام کی حالت کا تجزیہ اور مقداری جائزہ لینے کے لیے، ہم نے قلبی نظام کی تشخیصی تفصیلات کے مطابق دو ہیموڈینامک پیرامیٹرز متعارف کرائے، یعنی، اضافہ انڈیکس (AIx) اور رفتار پلس لہر۔ (PWV)، جو شریانوں کی لچک کی نمائندگی کرتا ہے۔جیسا کہ تصویر 4H میں دکھایا گیا ہے، 25 سالہ صحت مند آدمی کی کلائی کی پوزیشن پر نبض کی لہر کو AIx کے تجزیہ کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔فارمولے (سیکشن S1) کے مطابق، AIx = 60% حاصل کیا گیا، جو کہ ایک عام قدر ہے۔پھر، ہم نے بیک وقت اس شریک کے بازو اور ٹخنوں کی پوزیشنوں پر دو پلس ویوفارمز اکٹھے کیے (نبض کی لہر کی پیمائش کا تفصیلی طریقہ مواد اور طریقوں میں بیان کیا گیا ہے)۔جیسا کہ تصویر 4I میں دکھایا گیا ہے، دو پلس ویوفارمز کے فیچر پوائنٹس الگ الگ تھے۔پھر ہم نے فارمولہ (سیکشن S1) کے مطابق PWV کا حساب لگایا۔PWV = 1363 cm/s، جو کہ ایک صحت مند بالغ مرد سے متوقع ایک خصوصیت کی قدر ہے، حاصل کی گئی تھی۔دوسری طرف، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ AIx یا PWV کے میٹرکس پلس ویوفارم کے طول و عرض کے فرق سے متاثر نہیں ہوتے ہیں، اور جسم کے مختلف حصوں میں AIx کی قدریں مختلف ہوتی ہیں۔ہمارے مطالعہ میں، ریڈیل AIx استعمال کیا گیا تھا.مختلف لوگوں میں WMHMS کے لاگو ہونے کی تصدیق کرنے کے لیے، ہم نے صحت مند گروپ میں 20، ہائی بلڈ پریشر (HTN) گروپ میں 20، 50 سے 59 سال کی عمر کے کورونری ہارٹ ڈیزیز (CHD) گروپ میں 20، اور 20 کا انتخاب کیا۔ ذیابیطس mellitus (DM) گروپہم نے ان کی نبض کی لہروں کی پیمائش کی اور ان کے دو پیرامیٹرز، AIx اور PWV کا موازنہ کیا، جیسا کہ تصویر 4J میں پیش کیا گیا ہے۔یہ پایا جا سکتا ہے کہ HTN، CHD، اور DM گروپوں کی PWV قدریں صحت مند گروپ کے مقابلے کم تھیں اور ان میں شماریاتی فرق ہے (PHTN ≪ 0.001، PCHD ≪ 0.001، اور PDM ≪ 0.001؛ P اقدار کا حساب t کے ذریعے کیا گیا تھا۔ پرکھ).دریں اثنا، صحت مند گروپ کے مقابلے HTN اور CHD گروپس کی AIx قدریں کم تھیں اور ان میں شماریاتی فرق ہے (PHTN <0.01، PCHD <0.001، اور PDM <0.05)۔CHD، HTN، یا DM والے شرکاء کے PWV اور AIx صحت مند گروپ میں شامل افراد سے زیادہ تھے۔نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ TATSA قلبی صحت کی حالت کا اندازہ لگانے کے لیے قلبی پیرامیٹر کا حساب لگانے کے لیے نبض کی لہر کو درست طریقے سے حاصل کرنے کے قابل ہے۔آخر میں، اپنی وائرلیس، ہائی ریزولوشن، اعلیٰ حساسیت کی خصوصیات اور آرام کی وجہ سے، TATSA پر مبنی WMHMS ہسپتالوں میں استعمال ہونے والے موجودہ مہنگے طبی آلات کے مقابلے میں حقیقی وقت کی نگرانی کے لیے زیادہ موثر متبادل فراہم کرتا ہے۔

نبض کی لہر کے علاوہ، کسی فرد کی جسمانی حالت کا اندازہ لگانے میں مدد کے لیے سانس کی معلومات بھی ایک بنیادی اہم علامت ہے۔ہمارے TATSA پر مبنی سانس کی نگرانی روایتی پولی سومنگرافی سے زیادہ پرکشش ہے کیونکہ اسے بہتر آرام کے لیے کپڑوں میں بغیر کسی رکاوٹ کے ضم کیا جا سکتا ہے۔ایک سفید لچکدار سینے کے پٹے میں سلے ہوئے، TATSA کو براہ راست انسانی جسم سے جوڑا گیا تھا اور سانس کی نگرانی کے لیے سینے کے گرد محفوظ کیا گیا تھا (تصویر 5A اور فلم S7)۔ٹی اے ٹی ایس اے پسلی کے پنجرے کی توسیع اور سکڑاؤ کے ساتھ بگڑ گیا، جس کے نتیجے میں برقی پیداوار پیدا ہوئی۔حاصل شدہ ویوفارم کی تصدیق تصویر 5B میں کی گئی ہے۔بڑے اتار چڑھاو کے ساتھ سگنل (1.8 V کا طول و عرض) اور متواتر تبدیلیاں (0.5 ہرٹز کی فریکوئنسی) سانس کی حرکت سے مطابقت رکھتی ہیں۔اس بڑے اتار چڑھاؤ کے سگنل پر نسبتاً چھوٹا اتار چڑھاؤ کا سگنل سپرد کیا گیا تھا، جو کہ دل کی دھڑکن کا سگنل تھا۔سانس اور دل کی دھڑکن کے سگنلز کی فریکوئنسی خصوصیات کے مطابق، ہم نے 0.8-Hz کم پاس فلٹر اور 0.8- سے 20-Hz بینڈ پاس فلٹر کا استعمال بالترتیب سانس اور دل کی دھڑکن کے اشاروں کو الگ کرنے کے لیے کیا، جیسا کہ تصویر 5C میں دکھایا گیا ہے۔ .اس صورت میں، پرچر جسمانی معلومات (جیسے سانس کی شرح، دل کی دھڑکن کی شرح، اور نبض کی لہر کے فیچر پوائنٹس) کے ساتھ مستحکم تنفس اور نبض کے سگنل صرف ایک TATSA کو سینے پر رکھ کر ایک ساتھ اور درست طریقے سے حاصل کیے گئے تھے۔

(A) تصویر جس میں تنفس سے وابستہ دباؤ میں سگنل کی پیمائش کے لیے سینے پر رکھے گئے TATSA کے ڈسپلے کو دکھایا گیا ہے۔(B) سینے پر نصب TATSA کے لیے وولٹیج ٹائم پلاٹ۔(C) دل کی دھڑکن اور سانس کی لہر میں سگنل (B) کا گلنا۔(D) تصویر جس میں نیند کے دوران بالترتیب سانس اور نبض کی پیمائش کے لیے پیٹ اور کلائی پر رکھے ہوئے دو TATSA دکھائے گئے ہیں۔(E) ایک صحت مند شریک کی سانس اور نبض کے اشارے۔HR، دل کی شرح؛بی پی ایم، دھڑکن فی منٹ۔(ایف) ایس اے ایس کے شریک کی سانس اور نبض کے سگنل۔(جی) ایک صحت مند شریک کا سانس کا سگنل اور پی ٹی ٹی۔(H) سانس کا سگنل اور SAS شریک کا PTT۔(I) PTT arousal index اور apnea-hypopnea index (AHI) کے درمیان تعلق۔تصویر کریڈٹ: وینجنگ فین، چونگ کنگ یونیورسٹی۔

یہ ثابت کرنے کے لیے کہ ہمارا سینسر نبض اور سانس کے سگنلز کی درست اور قابل اعتماد نگرانی کر سکتا ہے، ہم نے اپنے TATSAs اور ایک معیاری طبی آلے (MHM-6000B) کے درمیان نبض اور سانس کے سگنلز کی پیمائش کے نتائج کا موازنہ کرنے کے لیے ایک تجربہ کیا۔ اور S9.نبض کی لہر کی پیمائش میں، طبی آلے کا فوٹو الیکٹرک سینسر ایک نوجوان لڑکی کی بائیں شہادت کی انگلی پر پہنا جاتا تھا، اور اس دوران، ہمارا TATSA اس کی دائیں شہادت کی انگلی پر پہنا جاتا تھا۔دو حاصل شدہ نبض کی لہروں سے، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ ان کی شکلیں اور تفصیلات یکساں تھیں، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ TATSA کے ذریعے ماپی گئی نبض اتنی ہی درست ہے جتنی طبی آلے کے ذریعے۔سانس کی لہر کی پیمائش میں، طبی ہدایات کے مطابق ایک نوجوان کے جسم کے پانچ حصوں پر پانچ الیکٹروکارڈیوگرافک الیکٹروڈ منسلک کیے گئے تھے۔اس کے برعکس، صرف ایک TATSA جسم سے براہ راست بندھا ہوا تھا اور سینے کے گرد محفوظ تھا۔اکٹھے کیے گئے سانس کے سگنلز سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ہمارے TATSA کے ذریعے دریافت کیے گئے تنفس کے سگنل کی تبدیلی کا رجحان اور شرح طبی آلے کے مطابق تھی۔ان دو موازنہ تجربات نے نبض اور سانس کے سگنل کی نگرانی کے لیے ہمارے سینسر سسٹم کی درستگی، وشوسنییتا اور سادگی کی توثیق کی۔

مزید برآں، ہم نے سمارٹ لباس کا ایک ٹکڑا تیار کیا اور بالترتیب سانس اور نبض کے اشاروں کی نگرانی کے لیے پیٹ اور کلائی کی پوزیشنوں پر دو TATSA سلائیے۔خاص طور پر، ایک ترقی یافتہ ڈوئل چینل WMHMS نبض اور سانس کے سگنلز کو بیک وقت پکڑنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔اس نظام کے ذریعے، ہم نے اپنے اسمارٹ لباس میں ملبوس ایک 25 سالہ شخص کی سانس اور نبض کے سگنل سوتے ہوئے حاصل کیے (تصویر 5D اور فلم S10) اور بیٹھتے ہوئے (تصویر S26 اور فلم S11)۔حاصل شدہ سانس اور نبض کے سگنلز موبائل فون کے اے پی پی میں وائرلیس طور پر منتقل کیے جاسکتے ہیں۔جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، TATSA میں سانس اور نبض کے اشاروں کو پکڑنے کی صلاحیت ہے۔یہ دو جسمانی اشارے SAS کا طبی طور پر اندازہ لگانے کا معیار بھی ہیں۔لہذا، ہمارے TATSA کو نیند کے معیار اور متعلقہ نیند کی خرابیوں کی نگرانی اور جائزہ لینے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔جیسا کہ تصویر 5 (بالترتیب E اور F) میں دکھایا گیا ہے، ہم نے دو شرکاء، ایک صحت مند اور SAS کے ساتھ ایک مریض کی نبض اور سانس کی لہروں کی مسلسل پیمائش کی۔شواسرودھ کے بغیر شخص کے لیے، سانس کی پیمائش اور نبض کی شرح بالترتیب 15 اور 70 پر مستحکم رہی۔ایس اے ایس والے مریض کے لیے، 24 سیکنڈ کے لیے ایک الگ شواسرودھ، جو کہ سانس کی روک تھام کے واقعے کا اشارہ ہے، مشاہدہ کیا گیا، اور اعصابی نظام کے ضابطے کی وجہ سے شواسرودھ کی مدت کے بعد دل کی دھڑکن قدرے بڑھ گئی (49)۔خلاصہ یہ کہ ہمارے TATSA سے سانس کی حالت کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔

نبض اور سانس کے سگنلز کے ذریعے SAS کی قسم کا مزید جائزہ لینے کے لیے، ہم نے نبض کے ٹرانزٹ ٹائم (PTT) کا تجزیہ کیا، جو کہ ایک غیر حملہ آور اشارے ہے جو ایک صحت مند آدمی اور ایک مریض کے پیریفرل ویسکولر ریزسٹنس اور انٹراتھوراسک پریشر (سیکشن S1 میں بیان کردہ) میں تبدیلیوں کی عکاسی کرتا ہے۔ ایس اے ایسصحت مند شریک کے لیے، سانس کی شرح میں کوئی تبدیلی نہیں ہوئی، اور PTT 180 سے 310 ms (تصویر 5G) تک نسبتاً مستحکم تھا۔تاہم، ایس اے ایس کے شریک کے لیے، شواسرودھ کے دوران PTT 120 سے 310 ms تک مسلسل بڑھتا گیا (تصویر 5H)۔اس طرح، شریک کو رکاوٹ SAS (OSAS) کے ساتھ تشخیص کیا گیا تھا.اگر شواسرودھ کے دوران پی ٹی ٹی میں تبدیلی کم ہوتی ہے، تو اس حالت کا تعین سنٹرل سلیپ ایپنیا سنڈروم (CSAS) کے طور پر کیا جائے گا، اور اگر یہ دونوں علامات ایک ساتھ موجود ہوں، تو اس کی تشخیص مخلوط SAS (MSAS) کے طور پر کی جائے گی۔SAS کی شدت کا اندازہ لگانے کے لیے، ہم نے جمع کردہ سگنلز کا مزید تجزیہ کیا۔پی ٹی ٹی آروسل انڈیکس، جو کہ فی گھنٹہ پی ٹی ٹی جوش کی تعداد ہے (پی ٹی ٹی جوش کی پی ٹی ٹی میں کمی ≥15 ms کے ≥3 s تک رہنے کے طور پر کی گئی ہے)، SAS کی ڈگری کا اندازہ کرنے میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔apnea-hypopnea index (AHI) SAS کی ڈگری کا تعین کرنے کے لیے ایک معیار ہے (apnea سانس کا بند ہونا ہے، اور hypopnea حد سے زیادہ اتھلی سانس لینے یا سانس کی غیر معمولی کم شرح ہے)، جس کی تعریف apneas اور hypopnea کی تعداد کے طور پر کی جاتی ہے۔ سونے کے دوران گھنٹہ (AHI اور OSAS کے لیے درجہ بندی کے معیار کے درمیان تعلق جدول S2 میں دکھایا گیا ہے)۔AHI اور PTT arousal index کے درمیان تعلق کی چھان بین کے لیے، SAS کے ساتھ 20 مریضوں کے سانس کے سگنلز کا انتخاب کیا گیا اور TATSAs کے ساتھ ان کا تجزیہ کیا گیا۔جیسا کہ تصویر 5I میں دکھایا گیا ہے، PTT آروسل انڈیکس AHI کے ساتھ مثبت طور پر منسلک ہے، کیونکہ نیند کے دوران apnea اور hypopnea بلڈ پریشر کی واضح اور عارضی بلندی کا باعث بنتے ہیں، جس سے PTT میں کمی واقع ہوتی ہے۔لہذا، ہمارا TATSA ایک ساتھ مستحکم اور درست نبض اور سانس کے سگنل حاصل کرسکتا ہے، اس طرح متعلقہ بیماریوں کی نگرانی اور تشخیص کے لیے قلبی نظام اور SAS پر اہم جسمانی معلومات فراہم کرتا ہے۔

خلاصہ طور پر، ہم نے ایک ساتھ مختلف جسمانی سگنلز کا پتہ لگانے کے لیے مکمل کارڈیگن سلائی کا استعمال کرتے ہوئے ایک TATSA تیار کیا۔اس سینسر میں 7.84 mV Pa−1 کی اعلیٰ حساسیت، 20 ms کا تیز رسپانس ٹائم، 100,000 سے زیادہ سائیکلوں کا اعلی استحکام، اور وسیع ورکنگ فریکوئنسی بینڈوڈتھ نمایاں ہے۔TATSA کی بنیاد پر، ایک WMHMS بھی تیار کیا گیا تھا تاکہ ماپا جسمانی پیرامیٹرز کو موبائل فون میں منتقل کیا جا سکے۔TATSA کو جمالیاتی ڈیزائن کے لیے کپڑوں کی مختلف جگہوں میں شامل کیا جا سکتا ہے اور اسے بیک وقت نبض اور سانس کے سگنلز کی حقیقی وقت میں نگرانی کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔تفصیلی معلومات حاصل کرنے کی صلاحیت کی وجہ سے صحت مند افراد اور CAD یا SAS والے افراد کے درمیان فرق کرنے میں مدد کے لیے اس نظام کا اطلاق کیا جا سکتا ہے۔اس مطالعہ نے انسانی نبض اور سانس کی پیمائش کے لیے ایک آرام دہ، موثر، اور صارف دوست طریقہ فراہم کیا، جو پہننے کے قابل ٹیکسٹائل الیکٹرانکس کی ترقی میں پیشرفت کی نمائندگی کرتا ہے۔

سٹینلیس سٹیل کو بار بار مولڈ سے گزر کر 10 μm کے قطر کے ساتھ فائبر بنانے کے لیے پھیلایا گیا۔الیکٹروڈ کے طور پر ایک سٹینلیس سٹیل فائبر کمرشل ون پلائی ٹیریلین یارن کے کئی ٹکڑوں میں داخل کیا گیا تھا۔

ایک فنکشن جنریٹر (Stanford DS345) اور ایک یمپلیفائر (LabworkPa-13) کا استعمال سائنوسائیڈل پریشر سگنل فراہم کرنے کے لیے کیا گیا تھا۔ایک دوہری رینج فورس سینسر (Vernier Software & Technology LLC) TATSA پر لاگو بیرونی دباؤ کی پیمائش کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔کیتھلی سسٹم الیکٹرومیٹر (کیتھلی 6514) TATSA کے آؤٹ پٹ وولٹیج اور کرنٹ کی نگرانی اور ریکارڈ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔

AATCC ٹیسٹ میتھڈ 135-2017 کے مطابق، ہم نے TATSA اور کافی بیلسٹ کو 1.8-kg بوجھ کے طور پر استعمال کیا اور پھر انہیں ایک کمرشل لانڈرنگ مشین (Labtex LBT-M6T) میں ڈال کر نازک مشین واشنگ سائیکل انجام دیا۔پھر، ہم نے لانڈرنگ مشین کو 18 گیلن پانی سے 25 ڈگری سینٹی گریڈ پر بھرا اور واشنگ کے لیے منتخب کردہ واشنگ سائیکل اور وقت کے لیے سیٹ کیا (ایگیٹیشن اسپیڈ، 119 اسٹروک فی منٹ؛ واشنگ ٹائم، 6 منٹ؛ فائنل اسپن اسپیڈ، 430 rpm؛ فائنل گھماؤ کا وقت، 3 منٹ)۔آخری، TATSA کمرے کے درجہ حرارت پر 26 ° C سے زیادہ نہ ہونے پر ساکن ہوا میں خشک لٹکا ہوا تھا۔

مضامین کو ہدایت کی گئی تھی کہ وہ بستر پر دبیز حالت میں لیٹ جائیں۔TATSA کو پیمائش کرنے والی جگہوں پر رکھا گیا تھا۔ایک بار جب مضامین معیاری سوپائن پوزیشن میں تھے، تو انہوں نے 5 سے 10 منٹ تک مکمل طور پر آرام دہ حالت برقرار رکھی۔نبض کے سگنل نے پھر پیمائش شروع کی۔

اس مضمون کے لیے اضافی مواد https://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/11/eaay2840/DC1 پر دستیاب ہے۔

تصویر S9۔COMSOL سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے 0.2 kPa پر لاگو دباؤ کے تحت TATSA کی طاقت کی تقسیم کا نقلی نتیجہ۔

تصویر S10۔بالترتیب 0.2 اور 2 kPa پر لاگو دباؤ کے تحت رابطہ یونٹ کی طاقت کی تقسیم کے نقلی نتائج۔

تصویر S11۔شارٹ سرکٹ کے حالات میں رابطہ یونٹ کے چارج ٹرانسفر کی مکمل اسکیمیٹک مثالیں۔

تصویر S13۔پیمائش کے چکر میں مسلسل لاگو بیرونی دباؤ کے جواب میں TATSA کا مسلسل آؤٹ پٹ وولٹیج اور کرنٹ۔

تصویر S14۔ایک ہی فیبرک ایریا میں لوپ کے مختلف نمبروں کے لیے وولٹیج کا ردعمل جب لوپ نمبر کو والی سمت میں کوئی تبدیلی نہیں کی جاتی ہے۔

تصویر S15۔مکمل کارڈیگن سلائی اور سادہ سلائی کا استعمال کرتے ہوئے دو ٹیکسٹائل سینسرز کی آؤٹ پٹ پرفارمنس کے درمیان موازنہ۔

تصویر S16۔پلاٹ 1 kPa کے متحرک دباؤ اور 3, 5, 7, 9, 10, 11, 13, 15, 18, اور 20 Hz کے دباؤ کے ان پٹ فریکوئنسی پر تعدد ردعمل ظاہر کرتے ہیں۔

تصویر S25۔سینسر کے آؤٹ پٹ وولٹیجز جب موضوع جامد اور حرکت کے حالات میں تھا۔

تصویر S26۔تصویر جس میں بالترتیب سانس اور نبض کی پیمائش کے لیے پیٹ اور کلائی پر بیک وقت TATSA رکھے گئے ہیں۔

یہ تخلیقی العام انتساب-غیر تجارتی لائسنس کی شرائط کے تحت تقسیم کیا گیا ایک کھلا رسائی مضمون ہے، جو کسی بھی میڈیم میں استعمال، تقسیم اور تولید کی اجازت دیتا ہے، جب تک کہ نتیجہ خیز استعمال تجارتی فائدے کے لیے نہ ہو اور بشرطیکہ اصل کام صحیح طریقے سے ہو۔ حوالہ دیا

نوٹ: ہم صرف آپ کے ای میل ایڈریس کی درخواست کرتے ہیں تاکہ آپ جس شخص کو صفحہ کی سفارش کر رہے ہیں اسے معلوم ہو کہ آپ چاہتے ہیں کہ وہ اسے دیکھیں، اور یہ کہ یہ فضول میل نہیں ہے۔ہم کسی بھی ای میل ایڈریس پر قبضہ نہیں کرتے ہیں۔

بذریعہ وینجنگ فین، کیانگ ہی، کیو مینگ، زولونگ ٹین، ژہاؤ ژاؤ، گاؤ چیانگ ژانگ، جن یانگ، ژونگ لن وانگ

صحت کی نگرانی کے لیے ہائی پریشر کی حساسیت اور آرام کے ساتھ ایک ٹریبو الیکٹرک آل ٹیکسٹائل سینسر تیار کیا گیا ہے۔

بذریعہ وینجنگ فین، کیانگ ہی، کیو مینگ، زولونگ ٹین، ژہاؤ ژاؤ، گاؤ چیانگ ژانگ، جن یانگ، ژونگ لن وانگ

صحت کی نگرانی کے لیے ہائی پریشر کی حساسیت اور آرام کے ساتھ ایک ٹریبو الیکٹرک آل ٹیکسٹائل سینسر تیار کیا گیا ہے۔

© 2020 امریکن ایسوسی ایشن فار دی ایڈوانسمنٹ آف سائنس۔جملہ حقوق محفوظ ہیں.AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef اور COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548 کا پارٹنر ہے۔