Fig. 1 Piezoelektrisk PLLA flätad sladdsensor. Kredit:Kansai University
Yoshiro Tajitsu från Kansai University, Osaka, Japan, och Teijin Limited, Japan, har utvecklat innovativa bärbara piezoelektriska PLLA flätade sladdsensorer. Denna teknik kan användas som bärbara sensorer inom mode, sportkläder, inredningsdesign, och sjukvård, områden för vilka konventionella bärbara avkänningsanordningar inte kan användas.
Pekskärmar finns överallt. Det är svårt att föreställa sig att använda smartphones, personliga datorer, digitala klockor, och andra moderna elektroniska enheter utan denna form av människa-enhet-gränssnitt. Dock, trots spridningen av pekskärmsenheter finns det ökande forskning om nästa generations "man-maskin"-enheter, som kunde bäras som kläder, så kallade bärbara sensorer."
Nu, på ett innovativt sätt, Yoshiro Tajitsu från Kansai University, Osaka, Japan, och Teijin Limited, Japan, har utvecklat världens första bärbara piezoelektriska tyger som består av en ledande kärna av kolfibergarn; piezoelektriskt polyktriskt poly-L-mjölksyra (PLLA) fibergarn och polyetylentereftalat (PET) mitthölje; och ledande yttre skärm av kolfiber (fig. 1).
De piezoelektriska PLLA flätade sladdarna producerar elektriska signaler som svar på nästan alla typer av tredimensionell rörelse, inklusive böjning och vridning. Viktigt, Dessa tyger av koaxialkabeltyp är vävda till piezoelektriska flätade sladdar för elektromagnetisk skärmning och hög känslighet, så de reagerar inte på omgivningsljud från mobiltelefoner och andra sådana elektromagnetiska störningar.
Fig.2. Att ta en selfie med "e-textilier":traditionell japansk kimono. Kredit:Kansai University
"Vår forskning syftar till att utveckla funktionella kläder, kallas ibland för e-textilier, "" säger Tajitsu. "Vi tror att bärbara människor-maskin-enheter kommer att göra det möjligt för människor att interface med externa enheter naturligt, utan att begränsas eller hindras av att behöva utföra komplicerade rörelser, som att fokusera på en displaypanel för att lita på instruktioner. Också, "e-textilier" måste vara bekväma och moderiktiga för bred acceptans. Dessa idéer ledde till utvecklingen av våra bärbara sensorer formade som traditionell japansk flätad sladd eller Kumihimo som används i Kimono."
Tillämpningar av piezoelektriska PLLA flätade sladdar
Professor Tajitsu och kollegor vävde tre typer av traditionella japanska dekorativa knutar (Kame, Kicchyo, och Awaji) som används som en del av traditionella kimono som bärs av kvinnor (Fig. 2) med PLLA flätade snören. "Vi analyserade storleken på elektriska signaler som vi kunde förvänta oss för var och en av dessa tre knop, " förklarar Tajitsu. "Vår beräkning av finita element visade att den största signalen skulle produceras av Kame- och Kicchyo-knutarna, och att responsen från Awaji vet skulle vara mycket liten. Så vi använder Kame- och Kicchyo-knutarna för potentiella tillämpningar."
Fig.3. Fashionabla sensorer tillverkade med piezoelektrisk PLLA flätad sladd. Kredit:Kansai University
En av de unika bärbara applikationerna är för japanska kimono (Fig. 2), till exempel för att trigga en smart telefon att ta en selfie. "Vi arbetar med modedesigners i Frankrike och Italien för design av kläder gjorda med våra PLLA flätade snören, " säger Tajistu. "Vi undersöker möjligheter för traditionella japanska kläder som damkimono med partners i Japan." Den piezoelektriska PLLA flätade sladden kan användas som bärbara sensorer, främst inom mode, sportkläder, inredningsdesign, och sjukvård, genom att använda dess mode och bärbarhet, vilket inte kan uppnås med konventionella bärbara avkänningsanordningar (Fig. 3).
Fig. 4 Pulsvågsignal som beskrivs i texten. Kredit:Kansai University
Sjukvård och övervakning av människors rörelser är andra potentiella tillämpningar av PLLA-flätade linor. Till exempel, Tajistu och kollegor har tillverkat dekorativa halsband med Kame- och Kicchyo-knutar, som framgångsrikt användes för att övervaka pulsfrekvensen på grund av tryckavkänning av halspulsåderna på varje sida av halsen. I synnerhet, pulssignalen påverkades inte av rörelser i huvudet eller andra delar av kroppen (Fig.4). "Försöket känner inget obehag med halsbandet, så det är en mycket användbar bärbar enhet för att övervaka sjukvård, " säger Tajitsu. "I våra experiment överförde vi signalerna till smartphones via Wi-Fi. Vi har även gjort skosnören för att övervaka rörelser. Så det här är en moderiktig och mycket kraftfull teknik för många applikationer."
