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智東西（公眾號(hào)：zhidxcom）
編譯 | 曹玉蓓
編輯 | Panken

智東西9月26日消息，根據(jù)Tech Xplore報(bào)道，倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的研究人員最近在T恤和面罩中嵌入了新的低成本柔性傳感器。目前，這項(xiàng)技術(shù)的潛在應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋了從監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)、睡眠、氨氣，到通過(guò)呼吸和生命體征診斷、監(jiān)測(cè)疾病。

與其他可穿戴設(shè)備中的傳感器所不同的是，這款柔性傳感器保留了織物的固有特性，如耐磨性、透氣性和可以接觸皮膚，觸感更好。

一、基于棉制造柔性傳感器，1元生產(chǎn)1米，讓制造、成本不是問(wèn)題

這款傳感器是由一種名叫PECOTEX導(dǎo)電線紡織而成，而PECOTEX則是由倫敦帝國(guó)理工學(xué)院基于棉開(kāi)發(fā)完成的，每生產(chǎn)1米長(zhǎng)的這種PECOTEX導(dǎo)線，成本可以低至0.15美元（折合1.07人民幣）。

PECOTEX可以做到將十幾個(gè)傳感器無(wú)縫紡織到衣服里，在設(shè)計(jì)時(shí)，研究人員已經(jīng)注意到讓PECOTEX與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電腦紡織機(jī)相兼容，便于之后的紡織制造。

PECOTEX導(dǎo)電線論文的第一作者、倫敦帝國(guó)理工學(xué)院生物工程系的博士候選人Fahad Alshabouna說(shuō)：“服裝面料作為一種柔性的介質(zhì)，可以使我們研發(fā)的傳感器得到更廣泛的應(yīng)用，并且，我們已經(jīng)解決了生產(chǎn)上的大部分問(wèn)題，讓這種傳感器生產(chǎn)起來(lái)更方便，這也意味著，當(dāng)擴(kuò)大制造規(guī)模后，市場(chǎng)或許會(huì)迎來(lái)新一代的基于服裝的可穿戴設(shè)備?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)的研究人員們將傳感器織在口罩中用來(lái)監(jiān)測(cè)呼吸，將傳感器織在T恤里以監(jiān)測(cè)心臟活動(dòng)，將傳感器織在各種家居紡織品中以監(jiān)測(cè)氨等氣體，從呼吸中監(jiān)測(cè)是否混合了氨的成分，來(lái)監(jiān)測(cè)人們的肝腎功能。據(jù)了解，開(kāi)發(fā)氨傳感器，目的也是為了測(cè)試氣體傳感器是否也可以和紡織也進(jìn)行很好的融合。

Fahad補(bǔ)充說(shuō)：“我們已經(jīng)展示了在監(jiān)測(cè)心臟活動(dòng)、呼吸以及傳感氣體方面的應(yīng)用。未來(lái)的潛在應(yīng)用場(chǎng)景包括了疾病的診斷、監(jiān)測(cè)和治療上，還可以用于電池、加熱器和抗靜電的服裝里。”截至目前，該研究已經(jīng)發(fā)表在了《今日材料》上。

二、如何讓可穿戴傳感器變得更完美？需要一款合適的導(dǎo)電線

如今可穿戴傳感器并不是一件稀奇事兒，抬頭一看，可能就會(huì)發(fā)現(xiàn)辦公室里某位同事手腕上正戴著一款智能手表，這些硬件上的傳感器是以非侵入的方式持續(xù)監(jiān)測(cè)身體健康和各方面狀況。

即便它們的普及率已經(jīng)達(dá)到今天這種程度，這類(lèi)可穿戴設(shè)備上的傳感器仍然存在著一個(gè)“硬傷”，即依然沒(méi)有尋到一款合適的導(dǎo)電線，這也是無(wú)縫集成到衣服中的可穿戴傳感器尚未在市場(chǎng)上廣泛使用的原因所在。

為了和目前市場(chǎng)上的銀基導(dǎo)電線做對(duì)比，研究人員將傳感器織入衣服時(shí)以及織入后的情況，和銀基導(dǎo)電線傳感器進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試。

▲ PECOTEX與銀基線 對(duì)比圖

織入過(guò)程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，PECOTEX更可靠，且不易斷裂，這種特性使得PECOTEX可以紡織很多層，從而可以讓研究人員有更多的發(fā)揮空間研究出更復(fù)雜的傳感器類(lèi)型?？椚牒?，PECOTEX的電阻比銀基線更低，也就是說(shuō)，PECOTEX在導(dǎo)電方面表現(xiàn)更好。除此之外，PECOTEX這種材料還可以在30°C的溫度下進(jìn)行機(jī)洗。

關(guān)于PECOTEX這篇論文的主要作者Firat Güder博士，是倫敦帝國(guó)理工學(xué)院生物工程系的副教授，此前在哈佛大學(xué)生物化學(xué)系George M. Whitesides教授課題組從事研究工作，他說(shuō)道：“PECOTEX性能強(qiáng)大，延伸性好，可以適應(yīng)更多的需求，使用家用和工業(yè)電腦紡織機(jī)也可以進(jìn)行低成本大批量生產(chǎn)。目前，我們正在研究在日常服裝中加入這種可穿戴傳感器，以期打開(kāi)更多的可能性。PECOTEX已經(jīng)可以完成無(wú)縫紡織，用來(lái)監(jiān)測(cè)呼吸、心率和氣體，在未來(lái)，可能還會(huì)用來(lái)輔佐診斷和監(jiān)測(cè)疾病的治療?！?/p>

結(jié)語(yǔ)：柔性傳感器的技術(shù)發(fā)展空間大，落地方向廣闊

倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的研究員們，在接下來(lái)將探索個(gè)性化醫(yī)療的儲(chǔ)能問(wèn)題、能量收集問(wèn)題，以及生化傳感這樣的新應(yīng)用領(lǐng)域，并尋找商業(yè)化合作伙伴。

而PECOTEX目前已經(jīng)具備的優(yōu)勢(shì)是初步解決了新技術(shù)面臨的一大困擾，即生產(chǎn)成本問(wèn)題，在設(shè)計(jì)之初，研究員們也已經(jīng)讓PECOTEX與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電腦紡織機(jī)相兼容，在生產(chǎn)成本問(wèn)題之上，研究員們也在力圖解決生產(chǎn)便捷性的問(wèn)題。

此外，考慮到柔性傳感器更加便捷，舒適感更強(qiáng)，中國(guó)在這一塊也并沒(méi)有落下。

由于柔性傳感器的研發(fā)，是紡織專業(yè)和電子工程相關(guān)專業(yè)學(xué)科交叉碰撞后的結(jié)果，所以在進(jìn)展上，紡織歷史悠久的中英兩國(guó)進(jìn)展也都比較快。國(guó)內(nèi)的一家企業(yè)——棉捷科技在2014年就推出了自己研發(fā)生產(chǎn)的bodyta纖維傳感器，在具有紡織品貼身無(wú)感、任意彎曲、可洗滌等特性的同時(shí)，能完成心電、腦電、壓力、張力等信號(hào)的感知、傳導(dǎo)、計(jì)算和控制。

如今，棉捷科技的bodyta纖維傳感器技術(shù)已被小米等AIoT公司應(yīng)用在了心電衣、床、人體工學(xué)椅等身體數(shù)據(jù)智能設(shè)備中。而在未來(lái)，PECOTEX的團(tuán)隊(duì)成員們或許也會(huì)逐漸將自己的技術(shù)植入到更多的產(chǎn)品中。

來(lái)源：Tech Xplore