Силиконовые текстильные гибридные датчики отличаются высокой гибкостью и эластичностью, что делает их отличными кандидатами на восприятие движения тела.
Подсчет активности был сложен для страдающих обсессивно-компульсивным расстройством, но с появлением смартфонов и фитнес-трекеров легко следить за тем, сколько шагов вы делаете за неделю или день или час.
Новая технология из Гарварда обещает сделать этот вид отслеживания еще более точным и повсеместным. Группа исследователей из Института Wyss в области биологически вдохновленной инженерии Гарварда разработала эластичный тканевой сенсор, который может обнаруживать и передавать данные по широкому кругу человеческих движений. Высокочувствительная технология конденсаторов может быть включена в следующее поколение смарт-одежды, в которой ваша одежда становится цифровым устройством.
Другими словами: Ваша рубашка может быть вашим следующим компьютером.
Работая со своими коллегами в Школе инженеров и прикладных наук Гарварда, исследовательская группа решила найти замену жестких и негибких материалов, используемых сегодня в самых современных компьютерных системах — подумайте о фитнес-группах, шагомерах и т. д. Включая вычислительные элементы в саму ткань, исследователи надеются начать новый класс легких, гибких и действительно пригодных для носки вычислительных систем.
Гарвардская технология состоит из тонкого листа силикона, зажатого между двумя слоями проводящей ткани, создавая так называемый емкостный датчик. Этот датчик может отслеживать даже малейшее движение, постоянно контролируя крошечные электрические заряды при прохождении через материал.
«Когда мы применяем деформацию, потянув датчик от концов, силиконовый слой становится тоньше, а слои проводящей ткани сближаются, что меняет емкость датчика таким образом, чтобы он был пропорционален величине наложенного напряжения», — сказал co -автор Даниэль Фогт, в заявлении, в котором говорится о новом исследовании. «Мы можем измерить, насколько изменяется датчик.
Материал достаточно чувствителен, чтобы регистрировать физическое напряжение менее полумиллиметра. Согласно испытаниям пары перчаток, изготовленных из материала, этот уровень чувствительности достаточно хорош, чтобы измерять мелкие движения, например, слегка перемещая один палец. Но материал настолько легкий и гибкий, что такие движения моно делать полностью беспрепятственно.
Новый процесс также легко настраивается и дублируется, что делает его сразу же полезным для производителей смарт-одежды и других носителей.
«Мы разработали уникальный процесс пакетного производства, который позволяет нам создавать индивидуальные датчики, которые обладают равномерными свойствами, что позволяет быстро их изготовить для данного приложения», — сказал исследователь Асли Аталай в электронном письме.
Национальный научный фонд, Совет по научным и технологическим исследованиям Турции и Министерство обороны США оказывали поддержку в проведении исследований.
Статья, опубликованная в журнале Advanced Materials Technologies, является лишь предварительным доказательством концепции исследования, но исследовательская группа считает, что текстильная технология может использоваться для приложений захвата движения — спортивная одежда, которая отслеживает физические характеристики или мягкие клинические устройства для мониторинга пациентов в медицинских учреждениях.
«Эта работа показывает многообещающие результаты для мониторинга движения человека в спорте, оптимизации производительности или тренировочных целей», — сказал Аталай. «Например, игрок в гольф, который носит встроенную сенсорную одежду, может тренироваться при правильной осанке, или спортсмен может оптимизировать свою работу, изучая обратную связь с датчиком».
Другая возможность: объединив материал датчика с мягкими приводом на тканевой основе, инженеры могут разработать роботизированные системы, которые действительно имитируют одежду. Другими словами, вместо простого отслеживания движения сам материал мог бы помочь или даже инициировать конкретные движения, что привело бы к мягким системам экзоскелета для физического труда или для пациентов с ограниченными возможностями.
«Растет интерес к использованию текстильных технологий в мягких роботизированных системах», — сказал Аталай. «Например, Институт Wyss разрабатывает вспомогательные роботы на основе тканей, чтобы помочь людям с физическими нарушениями, такими как повреждение спинного мозга. Другим примером является контроль скорости дыхания с помощью датчиков, встроенных в предметы одежды для предотвращения апноэ во сне».
