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从左:博士生Tian Xi先生,李培蒙博士研究员,何鸿福副教授,与7名美国国立大学的研究人员一起,花了一年时间开发了智能纺织品。学分:新加坡国立大学
从左:博士生Tian Xi先生,李培蒙博士研究员,何鸿福副教授,与7名美国国立大学的研究人员一起,花了一年时间开发了智能纺织品。学分:新加坡国立大学

摘要:
在过去的十年里,电子技术的一个主要趋势是传感器的发展,显示器和智能设备无缝集成到人体上。这些可穿戴设备大多与用户的智能手机单独连接,并通过蓝牙或Wi-Fi信号传输所有数据。但随着消费者佩戴的可穿戴设备越来越多,随着他们传输的数据越来越复杂,人们正在寻求更多创新的连接方法。

nus smart纺织品将可穿戴传感器之间的连接提高1000倍:将超材料融入传统服装中,显著提高电子设备之间的信号强度,允许新应用程序

新加坡7月15日发布,2019年

现在,新加坡国立大学(Nus)的研究人员发明了一种全新的可穿戴设备互连方式。他们将导电织物融入衣服中,一次动态连接多个可穿戴设备。这种无线身体传感器网络允许设备以比传统技术强1000倍的信号传输数据,这意味着所有设备的电池寿命都大大提高。身体上这些可穿戴设备的无线网络在健康监测方面有着未来的应用,医疗干预和人机界面。



这项技术突破,这花费了10名队员一年的时间,于2019年6月17日作为《自然电子学》的封面出版。



更好的数据传输,更大的隐私



目前,几乎所有的身体传感器(如智能手表)都通过蓝牙和Wi-Fi等无线电波与智能手机和其他可穿戴电子设备相连。vwin徳赢官网这些波向四面vwin徳赢官网八方向外辐射,这意味着大部分的能量都会流失到周围地区。这种连接方法极大地降低了可穿戴技术的效率,因为尝试连接时消耗了大部分电池寿命。



像这样的,卫生创新与技术研究所(Nus IHealthTech)和美国国立大学工程学院(Nus Institute of Health Innovation&Technology)的助理教授何鸿福(John Ho)及其团队希望将传感器之间的信号限制在离身体更近的位置,以提高效率。



他们的解决方案是用被称为超材料的导电纺织品来增强普通服装。而不是向周围的空间发射电波,vwin徳赢官网这些超材料能够产生表面波,可以在衣服上无线地围绕身体滑动。vwin徳赢官网这意味着设备之间的信号能量被保持在身体附近,而不是向各个方向传播。因此,可穿戴电子设备的功耗比正常情况下要低得多,这些设备可以检测到更弱的信号。



这项创新允许在功率水平降低1000倍的设备之间完美传输数据。或者,或者,“这些超材料纺织品可以将接收到的信号提高1000倍,这将使您在相同功率下获得更高的数据率,”助理教授Ho说。事实上,设备之间的信号非常强,可以通过无线方式将电源从智能手机传输到设备本身打开无电池可穿戴设备的大门。



至关重要的是,此信号增强不需要对智能手机或蓝牙设备进行任何更改超材料与设计频段内的任何现有无线设备一起工作。



这种网络设备的创新方式也比传统方法提供了更多的隐私。目前,无线电波从佩vwin徳赢官网戴设备的人身上向外几米发射信号,这意味着个人和敏感信息可能容易受到潜在窃听者的攻击。通过将无线通信信号限制在身体10厘米以内,何副教授和他的团队创建了一个更安全的网络。



智能设计,增强的功能



该团队拥有超材料纺织品设计的第一年临时专利,它由一个梳状的超颖物质带在衣服的顶部,下面有一个未经染色的导体层组成。然后,这些条带可以以任何必要的方式排列在衣服上,以连接身体的所有区域。超材料本身具有成本效益,在每米几美元的范围内,而且可以很容易地成卷购买。



我们从一种特殊的超材料开始,这种材料既平坦又能支持表面波。vwin徳赢官网我们必须重新设计结构,使其能够在蓝牙和Wi-Fi使用的频率下工作,即使在接近人体时也能表现良好,何教授解释说,这种材料可以通过切割导电织物薄片大规模生产。



团队的特殊设计是借助计算机模型创建的,以确保在射频范围内成功通信,并优化整体效能。然后,通过激光切割导电超材料,并用织物粘合剂固定带,制成智能服装。



一旦制成,智能衣服非常结实。它们可以折叠和弯曲,信号强度损失最小,导电带甚至可以被切割或撕裂,不限制无线功能。衣服也可以洗,干燥的,像普通衣服一样烫。



下一步



该团队正在与潜在的合作伙伴讨论将这项技术商业化,在不久的将来,何教授希望测试智能纺织品作为专业运动服装,并让医院的病人监测性能和健康。潜在的应用可能从测量病人的生命体征而不限制他们的运动自由,有很大的范围。以单手运动方式调整运动员无线耳机的音量。



我们设想赋予运动服,何副教授说:“具有这种先进电磁能力的医疗服装和其他服装可以增强我们感知周围世界并与之互动的能力。”

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