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OFweek可穿戴设备网 Chenz 中字

近日,《自然》网站新发表了一项新型织物的制造方法:将发光二极管和传感器直接织入纺织级聚合物纤维中,以此来提高织物的性能和功能的研究。该项技术早在1993年的麻省理工学院媒体实验室诞生,其将电子信息技术、传感器技术、纺织科学及材料科学等前沿技术融入,通过运用服装材料和信息及微电子技术,来探测人体生理参数和健康监控。

半导体二极管是通讯和传感技术的最基础的构件,将其融入纺织物当中,可以对织物实施通信和生理监测,从而让人穿戴在身上,因此,被叫做新型可穿戴电子设备,简单的说就是智能服装。服装作为人类生活必不可少的物品,智能服装或许可以取代其他健康监控设备,成为健康监控领域中的佼佼者。

智能服装对人体健康探测和监控主要是两个方面实现:

传感器实现对生理信息的获取

传感器是一种能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的器件或装置。而智能服装中健康监护监测功能应用的是医学传感器、周边传感器和无线传感器。

1、医学传感器:能把各种被观测的生物医学中的非电量转换为易观测的电量的器件或装置。能够扩大人的感官功能,是构成各种医疗分析和诊断仪器的关键部件,是医学测量的一个重要环节,可以参与记录生理和运动机能的各种参数;

2、周边传感器:是一种用来监控外部环境的装置,记录反馈对你自身产生改变和影响的信息,来协助医学工作,比如我们熟知的测量体温或天气温度的温度计、空气质量监测二氧化碳探测器等等;

3、无线传感技术:是无线发射机和自发备电系统的集成,可以对信息进行采集,对人体和区域网络内的信号进行处理,降低智能服装处理器的工作负载,提高解决一些生理信号的速度。

微型化处理芯片实现对生理信息的处理

智能服装的核心功能就是监护健康,对人体的生理信息进行处理,具体生理信息处理工程如下图:

image.png

信号与系统里面,信号处理过程是由信息处理单元来实现的,也就相当于一个低版本的计算机,被叫做微型化处理芯片。

微型化处理芯片可以让衣服安装太阳能电池和鞋子内置压电陶瓷等技术得以实现,利用人体温度和呼吸频率来获取人类生体活动供能的信息,提高了信息处理的效率,并对信息的准确可靠性提供了保障。

微型化处理芯片对生理信息处理,首先进行采样,将传感器获得的模拟信号转化为数字信号,然后实时测量需要时间标记并进行测量同步,以满足不同生理样本的要求。再提取和保留人体有用的信息,过滤无用信息,再对生理信息的参数进行选择,然后针对识别、预测和推断生理状态的辨别能力进行处理,最后将得到的结果参数进行指导分类,来判断辨别各种症状的类型及康复的程度等等。

当然,智能服装想要实现健康监护功能,必须解决一个很大的难题,这个难题就是采集生理信号并进行处理功能的传感器如何完美嵌入到衣服织物上。我们都知道衣服织物的纤维具有可扩展性,因此,在衣服织物上加上半导体器件,可以得到一个通过电连接二极管光纤实现的可扩展热拉伸工艺技术,这项工艺技术恰恰可以满足我们研发过程中,必须考虑的人体穿戴舒适度,以及在温度变化,光线和湿度含量影响下,人体运动后排汗等生理反应的条件。半导体传感器中二极管可以针对心率进行测量,也正好证明它们可以作用在全织物生理状态监测系统中,通过提高热拉伸纺织品纤维中的器件密度和功能,遵循摩尔定律,可以使得智能服装技术日益精进。

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