L-elettronika tat-tessuti li jintlibes hija mixtieqa ħafna biex titwettaq ġestjoni personalizzata tas-saħħa.Madankollu, il-biċċa l-kbira tal-elettronika tat-tessuti rrappurtati jistgħu jew jimmiraw perjodikament sinjal fiżjoloġiku wieħed jew jitilfu d-dettalji espliċiti tas-sinjali, li jwasslu għal valutazzjoni parzjali tas-saħħa.Barra minn hekk, tessuti bi proprjetà u kumdità eċċellenti xorta jibqgħu sfida.Hawnhekk, nirrapportaw firxa ta 'sensuri triboelettriċi kollha tat-tessuti b'sensittività u kumdità ta' pressjoni għolja.Jesibixxi s-sensittività tal-pressjoni (7.84 mV Pa-1), ħin ta 'rispons mgħaġġel (20 ms), stabbiltà (> 100,000 ċiklu), bandwidth ta' frekwenza tax-xogħol wiesgħa (sa 20 Hz), u ħasil tal-magni (> 40 ħasla).It-TATSAs iffabbrikati ġew meħjuta f'partijiet differenti tal-ħwejjeġ biex jimmonitorjaw il-mewġ tal-polz arterjali u s-sinjali respiratorji simultanjament.Aħna żviluppajna aktar sistema ta 'monitoraġġ tas-saħħa għal valutazzjoni fit-tul u mhux invażiva ta' mard kardjovaskulari u sindromu tal-apnea tal-irqad, li turi avvanz kbir għall-analiżi kwantitattiva ta 'xi mard kroniku.
L-elettronika li tintlibes tirrappreżenta opportunità affaxxinanti minħabba l-applikazzjonijiet promettenti tagħhom fil-mediċina personalizzata.Jistgħu jimmonitorjaw l-istat tas-saħħa ta' individwu b'mod kontinwu, f'ħin reali u mhux invażiv (1–11).Il-polz u r-respirazzjoni, bħala żewġ komponenti indispensabbli ta 'sinjali vitali, jistgħu jipprovdu kemm valutazzjoni preċiża tal-istat fiżjoloġiku kif ukoll għarfien notevoli dwar id-dijanjosi u l-pronjosi ta' mard relatat (12-21).Sal-lum, il-biċċa l-kbira tal-elettronika li tintlibes għall-iskoperta ta 'sinjali fiżjoloġiċi sottili huma bbażati fuq sottostrati ultrarqiqa bħal polyethylene terephthalate, polydimethylsiloxane, polyimide, ħġieġ u silikon (22-26).Żvantaġġ ta 'dawn is-sottostrati għall-użu fuq il-ġilda jinsab fuq il-formati planari u riġidi tagħhom.Bħala riżultat, tejps, Band-Aids, jew attrezzaturi mekkaniċi oħra huma meħtieġa biex jistabbilixxu kuntatt kompatt bejn l-elettronika li jintlibes u l-ġilda tal-bniedem, li jistgħu jikkawżaw irritazzjoni u inkonvenjenza matul perjodi estiżi ta 'użu (27, 28).Barra minn hekk, dawn is-sottostrati għandhom permeabilità fqira tal-arja, li tirriżulta fi skumdità meta jintużaw għal monitoraġġ kontinwu tas-saħħa fit-tul.Biex itaffu l-kwistjonijiet imsemmija hawn fuq fil-kura tas-saħħa, speċjalment fl-użu ta 'kuljum, tessuti intelliġenti joffru soluzzjoni affidabbli.Dawn it-tessuti għandhom il-karatteristiċi ta 'softness, piż ħafif, u nifs u, b'hekk, il-potenzjal li tirrealizza l-kumdità fl-elettronika li jintlibes.F'dawn l-aħħar snin, ġew iddedikati sforzi intensivi biex jiġu żviluppati sistemi bbażati fuq it-tessuti f'sensors sensittivi, ħsad tal-enerġija u ħażna (29-39).B'mod partikolari, riċerka b'suċċess ġiet irrappurtata fuq fibra ottika, pjeżoelettriku, u tessuti intelliġenti bbażati fuq ir-reżistività applikati fil-monitoraġġ tas-sinjali tal-polz u respiratorji (40-43).Madankollu, dawn it-tessuti intelliġenti tipikament għandhom sensittività baxxa u parametru ta 'monitoraġġ wieħed u ma jistgħux jiġu manifatturati fuq skala kbira (tabella S1).Fil-każ tal-kejl tal-polz, informazzjoni dettaljata hija diffiċli biex tinqabad minħabba ċ-ċaqliq ħafif u rapidu tal-polz (eż., il-punti tal-karatteristiċi tiegħu), u għalhekk, huma meħtieġa sensittività għolja u prestazzjoni xierqa ta 'rispons ta' frekwenza.
F'dan l-istudju, nintroduċu firxa ta 'sensuri tat-tessuti kollha triboelettriċi (TATSA) b'sensittività għolja għall-qbid ta' pressjoni sottili epidermali, maħduma bil-labar b'ħjut konduttivi u tan-najlon f'punt sħiħ tal-cardigan.It-TATSA jista 'jipprovdi sensittività ta' pressjoni għolja (7.84 mV Pa-1), ħin ta 'rispons mgħaġġel (20 ms), stabbiltà (> 100,000 ċiklu), bandwidth ta' frekwenza tax-xogħol wiesgħa (sa 20 Hz), u ħasil tal-magni (> 40 ħasil).Huwa kapaċi jintegra ruħu b'mod konvenjenti fil-ħwejjeġ b'diskrezzjoni, kumdità u appell estetiku.Notevolment, TATSA tagħna jista 'jiġi inkorporat direttament f'siti differenti tad-drapp li jikkorrispondu għall-mewġ tal-polz fl-għonq, il-polz, il-ponta tas-swaba', u l-għaksa u mal-mewġ respiratorju fl-addome u fis-sider.Biex nevalwaw il-prestazzjoni eċċellenti tat-TATSA f'monitoraġġ tas-saħħa f'ħin reali u remot, niżviluppaw sistema ta' monitoraġġ tas-saħħa intelliġenti personalizzata biex takkwista u tiffranka kontinwament sinjali fiżjoloġiċi għall-analiżi tal-mard kardjovaskulari (CAD) u l-valutazzjoni tas-sindromu tal-apnea tal-irqad (SAS). ).
Kif muri fil-Fig. 1A, żewġ TATSAs ġew meħjuta fil-pulzieri u fis-sider ta 'qmis biex jippermettu l-monitoraġġ dinamiku u simultanju tas-sinjali tal-polz u respiratorji, rispettivament.Dawn is-sinjali fiżjoloġiċi ġew trażmessi bla fili lill-applikazzjoni tat-terminal mobbli intelliġenti (APP) għal aktar analiżi tal-istat tas-saħħa.Il-Figura 1B turi t-TATSA meħjuta f'biċċa drapp, u d-daħla turi l-veduta mkabbra tat-TATSA, li kienet innittjata bl-użu tal-ħajt konduttiv karatteristiku u l-ħajt tan-najlon kummerċjali flimkien f'punt cardigan sħiħ.Meta mqabbel mal-punt sempliċi fundamentali, l-aktar metodu ta 'knitting komuni u bażiku, il-punt tal-cardigan sħiħ intgħażel minħabba li l-kuntatt bejn ir-ras tal-linja tal-ħajt konduttiv u r-ras tal-ħjata tat-tuck adjaċenti tal-ħajt tan-najlon (fig. S1) huwa wiċċ aktar milli punt ta 'kuntatt, li jwassal għal żona ta' azzjoni akbar għal effett triboelettriku għoli.Biex tipprepara l-ħajt konduttiv, għażilna l-istainless steel bħala l-fibra tal-qalba fissa, u diversi biċċiet ta 'ħjut Terylene b'saffi waħda ġew mibrumin madwar il-fibra tal-qalba f'ħajt konduttiv wieħed b'dijametru ta' 0.2 mm (fig. S2), li serva bħala kemm il-wiċċ tal-elettrifikazzjoni kif ukoll l-elettrodu konduttur.Il-ħajt tan-najlon, li kellu dijametru ta '0.15 mm u serva bħala wiċċ ieħor ta' elettrifikazzjoni, kellu forza ta 'tensjoni qawwija minħabba li kien mibrum minn ħjut inkomputabbli (fig. S3).Figura 1 (Ċ u D, rispettivament) turi ritratti tal-ħajt konduttiv iffabbrikat u l-ħajt tan-najlon.L-insets juru l-immaġini rispettivi tagħhom tal-mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM), li jippreżentaw sezzjoni trasversali tipika tal-ħajt konduttiv u l-wiċċ tal-ħajt tan-najlon.Is-saħħa tat-tensjoni għolja tal-ħjut konduttivi u tan-najlon żgurat il-kapaċità ta 'l-insiġ tagħhom fuq magna industrijali biex iżżomm prestazzjoni uniformi tas-sensuri kollha.Kif muri fil-Fig. 1E, il-ħjut konduttivi, ħjut tan-najlon, u ħjut ordinarji ġew imdawrin fuq il-koni rispettivi tagħhom, li mbagħad ġew mgħobbija fuq il-magna tal-knitting ċatta kompjuterizzata industrijali għall-insiġ awtomatiku (film S1).Kif muri fil-fig.S4, diversi TATSAs ġew innittjati flimkien ma 'drapp ordinarju bl-użu tal-magna industrijali.TATSA waħda bi ħxuna ta '0.85 mm u piż ta' 0.28 g tista 'tkun imfassla mill-istruttura kollha għall-użu individwali, turi l-kompatibilità eċċellenti tagħha ma' ċraret oħra.Barra minn hekk, TATSAs jistgħu jiġu ddisinjati f'diversi kuluri biex jissodisfaw ir-rekwiżiti estetiċi u tal-moda minħabba d-diversità ta 'ħjut tan-najlon kummerċjali (Fig. 1F u fig. S5).It-TATSAs iffabbrikati għandhom irtubija eċċellenti u l-kapaċità li jifilħu liwi ħarxa jew deformazzjoni (fig. S6).Il-Figura 1G turi t-TATSA meħjuta direttament fl-addome u l-pulzieri ta’ sweater.Il-proċess tal-knitting tas-sweater huwa muri fil-fig.S7 u film S2.Id-dettalji tan-naħa ta 'quddiem u ta' wara tat-TATSA mġebbda fil-pożizzjoni ta 'l-addome huma murija fil-fig.S8 (A u B, rispettivament), u l-pożizzjoni tal-ħajt konduttiv u l-ħajt tan-najlon hija illustrata fil-fig.S8C.Hawnhekk wieħed jista 'jara li t-TATSA jista' jiġi inkorporat fi drappijiet ordinarji bla xkiel għal dehra diskreta u intelliġenti.
(A) Żewġ TATSAs integrati fi qmis għall-monitoraġġ tas-sinjali tal-polz u respiratorji f'ħin reali.(B) Illustrazzjoni skematika tal-kombinazzjoni ta 'TATSA u ħwejjeġ.Id-daħla turi l-veduta mkabbra tas-sensor.(C) Ritratt tal-ħajt konduttiv (bar tal-iskala, 4 ċm).Id-daħla hija l-immaġni SEM tas-sezzjoni trasversali tal-ħajt konduttiv (bar tal-iskala, 100 μm), li tikkonsisti minn azzar li ma jissaddadx u ħjut Terylene.(D) Ritratt tal-ħajt tan-najlon (bar tal-iskala, 4 ċm).Id-daħla hija l-immaġni SEM tal-wiċċ tal-ħajt tan-najlon (bar tal-iskala, 100 μm).(E) Immaġni tal-magna tal-knitting ċatta kompjuterizzata li twettaq l-insiġ awtomatiku tat-TATSAs.(F) Ritratt ta' TATSAs f'kuluri differenti (scale bar, 2 cm).Id-daħla hija t-TATSA mibruma, li turi l-irtubija eċċellenti tagħha.(G) Ritratt ta' żewġ TATSAs meħjuta kompletament u bla xkiel fi sweater.Kreditu tar-ritratti: Wenjing Fan, Chongqing University.
Biex tanalizza l-mekkaniżmu ta 'ħidma tat-TATSA, inklużi l-proprjetajiet mekkaniċi u elettriċi tiegħu, bnejna mudell ġeometriku ta' knitting tat-TATSA, kif muri fil-Fig. 2A.Bl-użu tal-punt tal-cardigan sħiħ, il-ħjut konduttivi u tan-najlon huma interlocked f'forom ta 'unitajiet ta' loop fid-direzzjoni tal-korsa u l-wale.Struttura ta 'linja waħda (fig. S1) tikkonsisti f'ras ta' linja, driegħ ta 'linja, parti ta' qsim tal-kustilja, driegħ ta 'stitch tuck, u ras ta' stitch tuck.Jistgħu jinstabu żewġ forom tal-wiċċ ta 'kuntatt bejn iż-żewġ ħjut differenti: (i) il-wiċċ ta' kuntatt bejn ir-ras tal-linja tal-ħajt konduttiv u r-ras tat-tuck stitch tal-ħajt tan-najlon u (ii) il-wiċċ ta 'kuntatt bejn ir-ras tal-linja ta' il-ħajt tan-najlon u r-ras tat-tuck stitch tal-ħajt konduttiv.
(A) It-TATSA bil-ġnub ta 'quddiem, tal-lemin u ta' fuq tal-loops maħdumin.(B) Riżultat ta' simulazzjoni tad-distribuzzjoni tal-forza ta' TATSA taħt pressjoni applikata ta' 2 kPa bl-użu tas-softwer COMSOL.(C) Illustrazzjonijiet skematiċi tat-trasferiment ta 'ċarġ ta' unità ta 'kuntatt taħt kundizzjonijiet ta' ċirkwit qasir.(D) Riżultati ta' simulazzjoni tad-distribuzzjoni ta' ċarġ ta' unità ta' kuntatt taħt kundizzjoni ta' ċirkwit miftuħ bl-użu tas-softwer COMSOL.
Il-prinċipju ta 'ħidma tat-TATSA jista' jiġi spjegat f'żewġ aspetti: l-istimulazzjoni tal-forza esterna u l-ħlas indott tagħha.Biex nifhmu b'mod intuwittiv id-distribuzzjoni tal-istress bi tweġiba għall-istimolu tal-forza esterna, użajna analiżi tal-elementi finiti bl-użu ta 'softwer COMSOL f'forzi esterni differenti ta' 2 u 0.2 kPa, kif muri rispettivament f'Fig. 2B u fig.S9.L-istress jidher fuq l-uċuħ ta 'kuntatt ta' żewġ ħjut.Kif muri fil-fig.S10, ikkunsidrajna żewġ unitajiet ta 'linja biex niċċaraw id-distribuzzjoni tal-istress.Fit-tqabbil tad-distribuzzjoni tal-istress taħt żewġ forzi esterni differenti, l-istress fuq l-uċuħ tal-ħjut konduttivi u tan-najlon jiżdied mal-forza esterna miżjuda, li tirriżulta fil-kuntatt u l-estrużjoni bejn iż-żewġ ħjut.Ladarba l-forza esterna tiġi rilaxxata, iż-żewġ ħjut jisseparaw u jitbiegħdu minn xulxin.
Il-movimenti ta 'separazzjoni ta' kuntatt bejn il-ħajt konduttiv u l-ħajt tan-najlon jinduċu trasferiment ta 'ċarġ, li huwa attribwit għall-konġunzjoni ta' triboelectrification u induzzjoni elettrostatika.Biex tiċċara l-proċess li jiġġenera l-elettriku, aħna nanalizzaw is-sezzjoni trasversali taż-żona fejn iż-żewġ ħjut jikkuntattjaw lil xulxin (Fig. 2C1).Kif muri fil-Fig. 2 (C2 u C3, rispettivament), meta t-TATSA jiġi stimulat mill-forza esterna u ż-żewġ ħjut f'kuntatt ma 'xulxin, l-elettrifikazzjoni sseħħ fuq il-wiċċ tal-ħjut konduttivi u tan-najlon, u l-piżijiet ekwivalenti b'oppost. polaritajiet huma ġġenerati fuq il-wiċċ taż-żewġ ħjut.Ladarba ż-żewġ ħjut separati, ħlasijiet pożittivi huma indotti fl-istainless steel ta 'ġewwa minħabba l-effett ta' induzzjoni elettrostatika.L-iskematika kompluta hija murija fil-fig.S11.Biex tikseb fehim aktar kwantitattiv tal-proċess li jiġġenera l-elettriku, aħna simulajna d-distribuzzjoni potenzjali tat-TATSA billi tuża softwer COMSOL (Fig. 2D).Meta ż-żewġ materjali jkunu f'kuntatt, il-ħlas prinċipalment jiġbor fuq il-materjal tal-frizzjoni, u ammont żgħir biss ta 'ċarġ indott huwa preżenti fuq l-elettrodu, li jirriżulta fil-potenzjal żgħir (Fig. 2D, qiegħ).Meta ż-żewġ materjali huma separati (Fig. 2D, fuq), il-ħlas indott fuq l-elettrodu jiżdied minħabba d-differenza potenzjali, u ż-żidiet potenzjali korrispondenti, li jiżvela konformità tajba bejn ir-riżultati miksuba mill-esperimenti u dawk mis-simulazzjonijiet .Barra minn hekk, peress li l-elettrodu konduttur tat-TATSA huwa mgeżwer f'ħjut Terylene u l-ġilda hija f'kuntatt maż-żewġ materjali tal-frizzjoni, għalhekk, meta t-TATSA jintlibes direttament mal-ġilda, il-ħlas jiddependi fuq il-forza esterna u mhux se tkun imdgħajfa mill-ġilda.
Biex tikkaratterizza l-prestazzjoni tat-TATSA tagħna f'diversi aspetti, ipprovdejna sistema ta 'kejl li fiha ġeneratur tal-funzjoni, amplifikatur tal-qawwa, shaker elettrodinamiku, force gauge, elettrometru, u kompjuter (fig. S12).Din is-sistema tiġġenera pressjoni dinamika esterna sa 7 kPa.Fl-esperiment, it-TATSA tqiegħed fuq folja tal-plastik ċatta fi stat ħieles, u s-sinjali elettriċi tal-ħruġ huma rreġistrati mill-elettrometru.
L-ispeċifikazzjonijiet tal-ħjut konduttivi u tan-najlon jaffettwaw il-prestazzjoni tal-output tat-TATSA minħabba li jiddeterminaw il-wiċċ ta 'kuntatt u l-kapaċità biex jipperċepixxi l-pressjoni esterna.Biex tinvestiga dan, aħna ffabbrikajna tliet daqsijiet taż-żewġ ħjut, rispettivament: ħjut konduttivi b'daqs ta '150D/3, 210D/3, u 250D/3 u ħjut tan-najlon b'daqs ta' 150D/6, 210D/6, u 250D /6 (D, denier; unità tal-kejl użata biex tiddetermina l-ħxuna tal-fibra ta 'ħjut individwali; drappijiet b'għadd għoli ta' denier għandhom tendenza li jkunu ħoxnin).Imbagħad, għażilna dawn iż-żewġ ħjut b'daqsijiet differenti biex innittilhom f'sensor, u d-dimensjoni tat-TATSA nżammet fi 3 ċm bi 3 ċm bin-numru ta 'linja ta' 16 fid-direzzjoni tal-wale u 10 fid-direzzjoni tal-kors.Għalhekk, inkisbu s-sensuri b'disa 'mudelli ta' knitting.Is-sensor mill-ħajt konduttiv bid-daqs ta '150D/3 u ħajt tan-najlon bid-daqs ta' 150D/6 kien l-irqaq, u s-sensor mill-ħajt konduttiv bid-daqs ta '250D/3 u ħajt tan-najlon bid-daqs ta' 250D/ 6 kien l-eħxen.Taħt eċċitazzjoni mekkanika ta '0.1 sa 7 kPa, l-outputs elettriċi għal dawn il-mudelli ġew investigati u ttestjati b'mod sistematiku, kif muri fil-Fig. 3A.Il-vultaġġi tal-ħruġ tad-disa' TATSA żdiedu mal-pressjoni applikata miżjuda, minn 0.1 sa 4 kPa.Speċifikament, mill-mudelli kollha tan-knitting, l-ispeċifikazzjoni tal-ħajt konduttiv 210D/3 u l-ħajt tan-najlon 210D/6 tat l-ogħla produzzjoni elettrika u wriet l-ogħla sensittività.Il-vultaġġ tal-ħruġ wera xejra ta 'żieda maż-żieda fil-ħxuna tat-TATSA (minħabba l-wiċċ ta' kuntatt suffiċjenti) sakemm it-TATSA kien innittjat bl-użu tal-ħajt konduttiv 210D/3 u ħajt tan-najlon 210D/6.Peress li żidiet ulterjuri fil-ħxuna jwasslu għall-assorbiment tal-pressjoni esterna mill-ħjut, il-vultaġġ tal-ħruġ naqas kif xieraq.Barra minn hekk, huwa nnutat li fir-reġjun ta 'pressjoni baxxa (<4 kPa), varjazzjoni lineari ta' imġiba tajba fil-vultaġġ tal-ħruġ bi pressjoni tat sensittività ta 'pressjoni superjuri ta' 7.84 mV Pa-1.Fir-reġjun ta 'pressjoni għolja (> 4 kPa), sensittività ta' pressjoni aktar baxxa ta '0.31 mV Pa-1 ġiet osservata b'mod sperimentali minħabba s-saturazzjoni taż-żona ta' frizzjoni effettiva.Sensittività tal-pressjoni simili kienet murija matul il-proċess oppost ta 'applikazzjoni tal-forza.Il-profili tal-ħin konkreti tal-vultaġġ tal-ħruġ u l-kurrent taħt pressjonijiet differenti huma ppreżentati fil-fig.S13 (A u B, rispettivament).
(A) Vultaġġ tal-ħruġ taħt disa 'mudelli ta' knitting tal-ħajt konduttiv (150D/3, 210D/3, u 250D/3) flimkien mal-ħajt tan-najlon (150D/6, 210D/6, u 250D/6).(B) Rispons ta 'vultaġġ għal diversi numri ta' unitajiet ta 'linja fl-istess żona tad-drapp meta n-numru tal-linja fid-direzzjoni ta' wale jinżamm mhux mibdul.(C) Plots li juru r-reazzjonijiet tal-frekwenza taħt pressjoni dinamika ta '1 kPa u frekwenza ta' input ta 'pressjoni ta' 1 Hz.(D) Output differenti u vultaġġi kurrenti taħt il-frekwenzi ta '1, 5, 10, u 20 Hz.(E) Test ta' durabilità ta' TATSA taħt pressjoni ta' 1 kPa.(F) Karatteristiċi tal-output tat-TATSA wara ħasil 20 u 40 darba.
Is-sensittività u l-vultaġġ tal-ħruġ kienu influwenzati wkoll mid-densità tal-ħjata tat-TATSA, li kienet determinata min-numru totali ta 'loops f'żona mkejla ta' drapp.Żieda fid-densità tal-ħjata twassal għal kumpattezza akbar tal-istruttura tad-drapp.Il-Figura 3B turi l-prestazzjonijiet tal-ħruġ taħt numri ta 'linja differenti fiż-żona tat-tessuti ta' 3 ċm bi 3 ċm, u l-daħla turi l-istruttura ta 'unità ta' linja (żammna n-numru tal-linja fid-direzzjoni tal-kors f'10, u n-numru tal-linja fil- direzzjoni wale kienet 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, u 26).Billi żied in-numru tal-linja, il-vultaġġ tal-ħruġ l-ewwel wera xejra dejjem tiżdied minħabba l-wiċċ ta 'kuntatt li qed jiżdied, sakemm il-quċċata tal-vultaġġ tal-ħruġ massimu ta' 7.5 V b'numru ta 'linja ta' 180. Wara dan il-punt, il-vultaġġ tal-ħruġ segwa tendenza li tonqos minħabba li l- TATSA saret issikkat, u ż-żewġ ħjut kellhom spazju ta 'separazzjoni ta' kuntatt imnaqqas.Biex tesplora f'liema direzzjoni d-densità għandha impatt kbir fuq l-output, żammejna n-numru tal-linja tat-TATSA fid-direzzjoni tal-wale fi 18, u n-numru tal-linja fid-direzzjoni tal-kors kien issettjat li jkun 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, u 14. Il-vultaġġi tal-ħruġ korrispondenti huma murija fil-fig.S14.B'paragun, nistgħu naraw li d-densità fid-direzzjoni tal-kors għandha influwenza akbar fuq il-vultaġġ tal-ħruġ.Bħala riżultat, il-mudell tan-knitting tal-ħajt konduttiv 210D/3 u l-ħajt tan-najlon 210D/6 u 180 unità ta 'loop ġew magħżula biex jgħaqqdu t-TATSA wara evalwazzjonijiet komprensivi tal-karatteristiċi tal-produzzjoni.Barra minn hekk, qabbilna s-sinjali tal-ħruġ ta 'żewġ sensuri tat-tessuti bl-użu tal-ħjata sħiħa tal-cardigan u l-ħjata sempliċi.Kif muri fil-fig.S15, l-output elettriku u s-sensittività bl-użu ta ' cardigan stitch sħiħa huma ħafna ogħla minn dak bl-użu ta ' stitch sempliċi.
Tkejjel il-ħin tar-rispons għall-monitoraġġ tas-sinjali f'ħin reali.Biex teżamina l-ħin tar-rispons tas-sensor tagħna għal forzi esterni, qabbilna s-sinjali tal-vultaġġ tal-ħruġ mal-inputs tal-pressjoni dinamika bi frekwenza ta '1 sa 20 Hz (Fig. 3C u fig. S16, rispettivament).Il-forom tal-mewġ tal-vultaġġ tal-ħruġ kienu kważi identiċi għall-mewġ tal-pressjoni sinusojdali tad-dħul taħt pressjoni ta '1 kPa, u l-forom tal-mewġ tal-ħruġ kellhom ħin ta' rispons mgħaġġel (madwar 20 ms).Din l-isteresi tista' tiġi attribwita għall-istruttura elastika li ma tkunx marret lura għall-istat oriġinali kemm jista' jkun malajr wara li tirċievi l-forza esterna.Madankollu, din l-isteresi ċkejkna hija aċċettabbli għal monitoraġġ f'ħin reali.Biex tinkiseb il-pressjoni dinamika b'ċerta firxa ta 'frekwenza, hija mistennija rispons ta' frekwenza xierqa ta 'TATSA.Għalhekk, il-karatteristika ta' frekwenza ta' TATSA ġiet ittestjata wkoll.Billi żiedet il-frekwenza eċċitanti esterna, l-amplitudni tal-vultaġġ tal-ħruġ baqgħet kważi l-istess, filwaqt li l-amplitudni tal-kurrent żdiedet meta l-frekwenzi tat-tapping varjaw minn 1 sa 20 Hz (Fig. 3D).
Biex tevalwa r-ripetibbiltà, l-istabbiltà u d-durabilità tat-TATSA, ittestjajna l-vultaġġ tal-ħruġ u r-risponsi kurrenti għaċ-ċikli ta 'tagħbija-ħatt tal-pressjoni.Pressjoni ta '1 kPa bi frekwenza ta' 5 Hz ġiet applikata għas-sensor.Il-vultaġġ u l-kurrent minn peak-to-peak ġew irreġistrati wara 100,000 ċiklu ta 'tagħbija-ħatt (Fig. 3E u fig. S17, rispettivament).Il-veduti mkabbra tal-vultaġġ u l-forma tal-mewġ tal-kurrent huma murija fid-daħla ta 'Fig. 3E u fig.S17, rispettivament.Ir-riżultati jiżvelaw ir-ripetibbiltà, l-istabbiltà u d-durabilità notevoli tat-TATSA.Il-ħasil huwa wkoll kriterju ta' valutazzjoni essenzjali tat-TATSA bħala apparat kollu tat-tessuti.Biex nevalwaw l-abbiltà tal-ħasil, aħna ttestjajna l-vultaġġ tal-ħruġ tas-sensor wara li ħselna t-TATSA bil-magna skont il-Metodu tat-Test 135-2017 tal-Assoċjazzjoni Amerikana tal-Kimiċi u l-Kuluristi tat-Tessuti (AATCC).Il-proċedura tal-ħasil dettaljata hija deskritta f'Materjali u Metodi.Kif muri fil-Fig. 3F, l-outputs elettriċi ġew irreġistrati wara l-ħasil 20 darba u 40 darba, li wera li ma kien hemm l-ebda tibdil distint tal-vultaġġ tal-ħruġ matul it-testijiet tal-ħasil.Dawn ir-riżultati jivverifikaw il-ħasil notevoli tat-TATSA.Bħala sensur tat-tessuti li jintlibes, esplorajna wkoll il-prestazzjoni tal-output meta t-TATSA kien f'kundizzjonijiet ta 'tensjoni (fig. S18), mibrumin (fig. S19), u umdità differenti (fig. S20).
Fuq il-bażi tal-vantaġġi numerużi tat-TATSA murija hawn fuq, żviluppajna sistema ta 'monitoraġġ tas-saħħa mobbli mingħajr fili (WMHMS), li għandha l-kapaċità li takkwista kontinwament sinjali fiżjoloġiċi u mbagħad tagħti pariri professjonali għal pazjent.Il-Figura 4A turi d-dijagramma tal-iskema tal-WMHMS ibbażata fuq it-TATSA.Is-sistema għandha erba 'komponenti: it-TATSA biex takkwista s-sinjali fiżjoloġiċi analogi, ċirkwit ta' kondizzjonament analogu b'filtru low-pass (MAX7427) u amplifikatur (MAX4465) biex tiżgura dettalji suffiċjenti u sinkroniżmu eċċellenti tas-sinjali, analog-to-digital konvertitur ibbażat fuq unità ta 'mikrokontrollur biex jiġbor u jikkonverti s-sinjali analogi għal sinjali diġitali, u modulu Bluetooth (ċippa Bluetooth ta' qawwa baxxa CC2640) biex jittrasmetti s-sinjal diġitali għall-applikazzjoni tat-terminal tat-telefon ċellulari (APP; Huawei Honor 9).F'dan l-istudju, ħsibna t-TATSA bla xkiel f'bizzilla, wristband, fingerstall, u suletta, kif muri fil-Fig. 4B.
(A) Illustrazzjoni tal-WMHMS.(B) Ritratti tat-TATSAs meħjuta f'polz, fingerstall, suletta, u ċinga tas-sider, rispettivament.Kejl tal-polz fl-għonq (C1), il-polz (D1), il-ponta tas-swaba (E1), u l-għaksa (F1).Forma tal-mewġ tal-polz fl-għonq (C2), (D2) polz, (E2) subgħajk, u (F2) għaksa.(G) Forom tal-mewġ tal-polz ta 'etajiet differenti.(H) Analiżi ta 'mewġa ta' polz waħda.Indiċi ta' awmentazzjoni radjali (AIx) definit bħala AIx (%) = P2/P1.P1 hija l-quċċata tal-mewġa li qed tavvanza, u P2 hija l-quċċata tal-mewġ rifless.(I) Ċiklu tal-polz tal-brakjali u l-għaksa.Il-veloċità tal-mewġ tal-impuls (PWV) hija definita bħala PWV = D/∆T.D hija d-distanza bejn l-għaksa u l-brakjali.∆T huwa d-dewmien fil-ħin bejn il-qċaċet tal-mewġ tal-polz tal-għaksa u tal-brakja.PTT, ħin tat-transitu tal-polz.(J) Tqabbil ta 'AIx u PWV tal-għaksa tal-braki (BAPWV) bejn b'saħħithom u CADs.*P <0.01, **P <0.001, u ***P <0.05.HTN, pressjoni għolja;CHD, mard tal-qalb koronarju;DM, dijabete mellitus.Kreditu tar-ritratti: Jin Yang, Chongqing University.
Biex timmonitorja s-sinjali tal-polz tal-partijiet differenti tal-ġisem tal-bniedem, wehmejna dekorazzjonijiet imsemmija hawn fuq b'TATSAs mal-pożizzjonijiet korrispondenti: għonq (Fig. 4C1), polz (Fig. 4D1), ponot tas-swaba '(Fig. 4E1), u għaksa (Fig. 4F1). ), kif elaborat fil-films S3 sa S6.Fil-mediċina, hemm tliet punti ta 'karatteristika sostanzjali fil-mewġa tal-polz: il-quċċata tal-mewġa li tavvanza P1, il-quċċata tal-mewġ rifless P2, u l-quċċata tal-mewġ dikrotiku P3.Il-karatteristiċi ta 'dawn il-punti karatteristika jirriflettu l-istat tas-saħħa ta' elastiċità arterjali, reżistenza periferali, u kontrattilità ventrikulari tax-xellug relatata mas-sistema kardjovaskulari.Il-forom tal-mewġ tal-polz ta 'mara ta' 25 sena fl-erba 'pożizzjonijiet ta' hawn fuq ġew akkwistati u rreġistrati fit-test tagħna.Innota li t-tliet punti ta 'karatteristika distinti (P1 sa P3) ġew osservati fuq il-forma tal-mewġ tal-polz fl-għonq, il-polz u l-pożizzjonijiet tas-swaba', kif muri f'Fig. 4 (C2 sa E2).B'kuntrast, P1 u P3 biss dehru fuq il-forma tal-mewġ tal-polz fil-pożizzjoni tal-għaksa, u P2 ma kienx preżenti (Fig. 4F2).Dan ir-riżultat kien ikkawżat mis-superpożizzjoni tal-mewġa tad-demm li tidħol ejected mill-ventrikolu tax-xellug u l-mewġ rifless mir-riġlejn t'isfel (44).Studji preċedenti wrew li P2 jippreżenta f'forom ta 'mewġ imkejla fl-estremitajiet ta' fuq iżda mhux fl-għaksa (45, 46).Aħna osservajna riżultati simili fil-forom tal-mewġ imkejla bit-TATSA, kif muri fil-fig.S21, li turi dejta tipika mill-popolazzjoni ta' 80 pazjent studjati hawn.Nistgħu naraw li P2 ma deherx f'dawn il-forom tal-mewġ tal-polz imkejla fl-għaksa, li juri l-abbiltà tat-TATSA li tiskopri karatteristiċi sottili fil-forma tal-mewġ.Dawn ir-riżultati tal-kejl tal-polz jindikaw li l-WMHMS tagħna jista 'jiżvela b'mod preċiż il-karatteristiċi tal-mewġ tal-polz tal-parti ta' fuq u t'isfel tal-ġisem u li huwa superjuri għal xogħlijiet oħra (41, 47).Biex tindika aktar li TATSA tagħna jista 'jiġi applikat b'mod wiesa' għal etajiet differenti, aħna kejlu forom tal-mewġ tal-polz ta '80 suġġett f'etajiet differenti, u wrejna xi dejta tipika, kif muri fil-fig.S22.Kif muri fil-Fig. 4G, għażilna tliet parteċipanti ta 'età ta' 25, 45, u 65 sena, u t-tliet punti karatteristika kienu ovvji għall-parteċipanti żgħażagħ u ta 'età medja.Skont il-letteratura medika (48), il-karatteristiċi tal-forom tal-mewġ tal-polz tal-biċċa l-kbira tan-nies jinbidlu hekk kif jixjieħu, bħall-għajbien tal-punt P2, li hija kkawżata mill-mewġ riflessa mmexxija 'l quddiem biex tissuperponi ruħha fuq il-mewġ li javvanza permezz tat-tnaqqis fil- elastiċità vaskulari.Dan il-fenomenu huwa rifless ukoll fil-forom tal-mewġ li ġbarna, u nivverifikaw aktar li t-TATSA tista 'tiġi applikata għal popolazzjonijiet differenti.
Il-forma tal-mewġ tal-polz hija affettwata mhux biss mill-istat fiżjoloġiku tal-individwu iżda wkoll mill-kundizzjonijiet tat-test.Għalhekk, aħna kejlu s-sinjali tal-polz taħt issikkar ta 'kuntatt differenti bejn it-TATSA u l-ġilda (fig. S23) u diversi pożizzjonijiet ta' skoperta fis-sit tal-kejl (fig. S24).Jista 'jinstab li t-TATSA jista' jikseb forom tal-mewġ tal-polz konsistenti b'informazzjoni dettaljata madwar il-bastiment f'żona ta 'skoperta effettiva kbira fis-sit tal-kejl.Barra minn hekk, hemm sinjali distinti ta 'ħruġ taħt issikkar ta' kuntatt differenti bejn it-TATSA u l-ġilda.Barra minn hekk, il-moviment ta 'individwi li jilbsu s-sensuri jaffettwa s-sinjali tal-polz.Meta l-polz tas-suġġett ikun f'kondizzjoni statika, l-amplitudni tal-forma tal-mewġ tal-polz miksuba hija stabbli (fig. S25A);bil-maqlub, meta l-polz ikun miexi bil-mod f'angolu minn -70 ° sa 70 ° matul 30 s, l-amplitudni tal-forma tal-mewġ tal-polz se tvarja (fig. S25B).Madankollu, il-kontorn ta 'kull forma tal-mewġ tal-polz huwa viżibbli, u r-rata tal-polz xorta tista' tinkiseb b'mod preċiż.Ovvjament, biex jinkiseb akkwist stabbli tal-mewġ tal-polz fil-moviment tal-bniedem, aktar xogħol inkluż id-disinn tas-sensuri u l-ipproċessar tas-sinjal back-end huwa meħtieġ li jiġi riċerkat.
Barra minn hekk, biex tanalizza u nevalwa b'mod kwantitattiv il-kundizzjoni tas-sistema kardjovaskulari permezz tal-forom tal-mewġ tal-polz akkwistati bl-użu tat-TATSA tagħna, daħħalna żewġ parametri emodinamiċi skont l-ispeċifikazzjoni tal-valutazzjoni tas-sistema kardjovaskulari, jiġifieri, l-indiċi ta' awmentazzjoni (AIx) u l-veloċità tal-mewġ tal-polz. (PWV), li jirrappreżentaw l-elastiċità tal-arterji.Kif muri fil-Fig. 4H, il-forma tal-mewġ tal-polz fil-pożizzjoni tal-polz tar-raġel b'saħħtu ta '25 sena ntużat għall-analiżi ta' AIx.Skont il-formula (taqsima S1), inkisbet AIx = 60%, li huwa valur normali.Imbagħad, simultanjament ġbarna żewġ forom tal-mewġ tal-polz fil-pożizzjonijiet tad-driegħ u tal-għaksa ta 'dan il-parteċipant (il-metodu dettaljat ta' kejl tal-forma tal-mewġ tal-polz huwa deskritt f'Materjali u Metodi).Kif muri fil-Fig. 4I, il-punti karatteristika taż-żewġ forom tal-mewġ tal-polz kienu distinti.Imbagħad ikkalkulajna l-PWV skont il-formula (taqsima S1).Inkiseb PWV = 1363 cm/s, li huwa valur karatteristiku mistenni minn raġel adult b'saħħtu.Min-naħa l-oħra, nistgħu naraw li l-metriċi ta 'AIx jew PWV mhix affettwata mid-differenza ta' amplitudni tal-forma tal-mewġ tal-polz, u l-valuri ta 'AIx f'partijiet differenti tal-ġisem huma varji.Fl-istudju tagħna, intuża l-AIx radjali.Biex nivverifikaw l-applikabilità ta’ WMHMS f’nies differenti, għażilna 20 parteċipant fil-grupp b’saħħtu, 20 fil-grupp ta’ pressjoni għolja (HTN), 20 fil-grupp tal-mard koronarju tal-qalb (CHD) ta’ età minn 50 sa 59 sena, u 20 fil-grupp. grupp tad-dijabete mellitus (DM).Aħna kejlu l-mewġ tal-polz tagħhom u qabblu ż-żewġ parametri tagħhom, AIx u PWV, kif ippreżentati f'Fig. 4J.Jista 'jinstab li l-valuri PWV tal-gruppi HTN, CHD, u DM kienu aktar baxxi meta mqabbla ma' dak ta 'grupp b'saħħtu u għandhom differenza statistika (PHTN ≪ 0.001, PCHD ≪ 0.001, u PDM ≪ 0.001; il-valuri P ġew ikkalkulati minn t test).Sadanittant, il-valuri AIx tal-gruppi HTN u CHD kienu aktar baxxi meta mqabbla mal-grupp b'saħħtu u għandhom differenza statistika (PHTN < 0.01, PCHD < 0.001, u PDM < 0.05).Il-PWV u l-AIx tal-parteċipanti b'CHD, HTN jew DM kienu ogħla minn dawk fil-grupp b'saħħtu.Ir-riżultati juru li t-TATSA huwa kapaċi jikseb b'mod preċiż il-forma tal-mewġ tal-polz biex jikkalkula l-parametru kardjovaskulari biex jivvaluta l-istat tas-saħħa kardjovaskulari.Bħala konklużjoni, minħabba l-karatteristiċi u l-kumdità mingħajr fili, ta 'riżoluzzjoni għolja u ta' sensittività għolja, il-WMHMS ibbażat fuq TATSA jipprovdi alternattiva aktar effiċjenti għall-monitoraġġ f'ħin reali mit-tagħmir mediku għali attwali użat fl-isptarijiet.
Apparti l-mewġa tal-polz, l-informazzjoni respiratorja hija wkoll sinjal vitali primarju biex jgħin fil-valutazzjoni tal-kundizzjoni fiżika ta 'individwu.Il-monitoraġġ tar-respirazzjoni bbażat fuq it-TATSA tagħna huwa aktar attraenti mill-polisomnografija konvenzjonali minħabba li jista 'jiġi integrat bla xkiel fil-ħwejjeġ għal kumdità aħjar.Meħjuta f'ċinga elastika bajda tas-sider, it-TATSA kienet marbuta direttament mal-ġisem tal-bniedem u mwaħħla madwar is-sider għall-monitoraġġ tar-respirazzjoni (Fig. 5A u film S7).It-TATSA iddeformat bl-espansjoni u l-kontrazzjoni tal-kustilja, li tirriżulta fi output elettriku.Il-forma tal-mewġ akkwistata hija verifikata f'Fig. 5B.Is-sinjal b'varjazzjonijiet kbar (amplitudni ta '1.8 V) u bidliet perjodiċi (frekwenza ta' 0.5 Hz) jikkorrispondi għall-moviment respiratorju.Is-sinjal tal-fluttwazzjoni relattivament żgħir kien superimpost fuq dan is-sinjal kbir tal-varjazzjoni, li kien is-sinjal tat-taħbit tal-qalb.Skont il-karatteristiċi tal-frekwenza tas-sinjali tar-respirazzjoni u tat-taħbit tal-qalb, użajna filtru low-pass 0.8-Hz u filtru band-pass 0.8- sa 20-Hz biex nisseparaw is-sinjali respiratorji u tat-taħbit tal-qalb, rispettivament, kif muri fil-Fig. 5C .F'dan il-każ, sinjali respiratorji u tal-polz stabbli b'informazzjoni fiżjoloġika abbundanti (bħar-rata respiratorja, ir-rata tat-taħbit tal-qalb, u l-punti tal-karatteristiċi tal-mewġ tal-polz) inkisbu simultanjament u b'mod preċiż billi sempliċiment poġġiet it-TATSA waħda fuq is-sider.
(A) Ritratt li juri l-wiri tat-TATSA imqiegħed fuq is-sider għall-kejl tas-sinjal fil-pressjoni assoċjata mar-respirazzjoni.(B) Plott tal-vultaġġ tal-ħin għat-TATSA immuntat fuq is-sider.(C) Id-dekompożizzjoni tas-sinjal (B) fit-taħbit tal-qalb u l-forma tal-mewġ respiratorja.(D) Ritratt li juri żewġ TATSAs imqiegħda fuq l-addome u l-polz għall-kejl tar-respirazzjoni u l-polz, rispettivament, waqt l-irqad.(E) Sinjali respiratorji u tal-polz ta' parteċipant b'saħħtu.HR, rata tal-qalb;BPM, taħbita kull minuta.(F) Sinjali respiratorji u tal-polz ta' parteċipant SAS.(G) Sinjal respiratorju u PTT ta 'parteċipant b'saħħtu.(H) Sinjal respiratorju u PTT ta' parteċipant SAS.(I) Relazzjoni bejn indiċi ta 'tqanqil PTT u indiċi apnea-hypopnea (AHI).Kreditu tar-ritratti: Wenjing Fan, Chongqing University.
Biex tipprova li s-sensor tagħna jista 'jissorvelja b'mod preċiż u affidabbli sinjali tal-polz u respiratorji, wettaqna esperiment biex inqabblu r-riżultati tal-kejl tas-sinjali tal-polz u r-respirazzjoni bejn it-TATSAs tagħna u strument mediku standard (MHM-6000B), kif elaborat fil-films S8 u S9.Fil-kejl tal-mewġ tal-polz, is-sensor fotoelettriku tal-istrument mediku kien jintlibes fuq is-saba 'l-indiċi tax-xellug ta' tifla żgħira, u sadanittant, it-TATSA tagħna kien jintlibes fuq is-saba 'l-indiċi tal-lemin tagħha.Miż-żewġ forom tal-mewġ tal-polz akkwistati, nistgħu naraw li l-kontorni u d-dettalji tagħhom kienu identiċi, li jindikaw li l-polz imkejjel mit-TATSA huwa preċiż daqs dak mill-istrument mediku.Fil-kejl tal-mewġ tan-nifs, ħames elettrodi elettrokardjografiċi kienu mwaħħla ma 'ħames żoni fuq il-ġisem ta' żagħżugħ skont l-istruzzjoni medika.B'kuntrast, TATSA waħda biss kienet marbuta direttament mal-ġisem u mwaħħla madwar is-sider.Mis-sinjali respiratorji miġbura, wieħed jista 'jara li t-tendenza tal-varjazzjoni u r-rata tas-sinjal ta' respirazzjoni misjuba mit-TATSA tagħna kienu konsistenti ma 'dak mill-istrument mediku.Dawn iż-żewġ esperimenti ta 'tqabbil vvalidaw l-eżattezza, l-affidabbiltà u s-sempliċità tas-sistema tas-sensuri tagħna għall-monitoraġġ tas-sinjali tal-polz u respiratorji.
Barra minn hekk, aħna ffabbrikajna biċċa ħwejjeġ intelliġenti u ħejtu żewġ TATSA fil-pożizzjonijiet taż-żaqq u tal-polz għall-monitoraġġ tas-sinjali respiratorji u tal-polz, rispettivament.Speċifikament, intuża WMHMS b'kanal doppju żviluppat biex jaqbad is-sinjali tal-polz u respiratorji simultanjament.Permezz ta’ din is-sistema, ksibna s-sinjali respiratorji u tal-polz ta’ raġel ta’ 25 sena liebsa l-ilbies intelliġenti tagħna waqt l-irqad (Fig. 5D u film S10) u bilqiegħda (fig. S26 u film S11).Is-sinjali respiratorji u tal-polz miksuba jistgħu jiġu trażmessi bla fili lill-APP tat-telefon ċellulari.Kif imsemmi hawn fuq, it-TATSA għandha l-abbiltà li jaqbad is-sinjali respiratorji u tal-polz.Dawn iż-żewġ sinjali fiżjoloġiċi huma wkoll il-kriterji biex jiġi stmat SAS medikament.Għalhekk, TATSA tagħna jista 'jintuża wkoll biex jimmonitorja u jevalwa l-kwalità ta' l-irqad u disturbi ta 'rqad relatati.Kif muri fil-Fig. 5 (E u F, rispettivament), aħna kontinwament imkejla l-polz u mewġ respiratorju ta 'żewġ parteċipanti, wieħed b'saħħtu u pazjent b'SAS.Għall-persuna mingħajr apnea, ir-rati respiratorji u tal-polz imkejla baqgħu stabbli f'15 u 70, rispettivament.Għall-pazjent b'SAS, ġiet osservata apnea distinta għal 24 s, li hija indikazzjoni ta 'avveniment respiratorju ostruttiv, u r-rata tal-qalb żdiedet ftit wara perjodu ta' apnea minħabba r-regolamentazzjoni tas-sistema nervuża (49).Fil-qosor, l-istat respiratorju jista’ jiġi evalwat mit-TATSA tagħna.
Biex nivvalutaw aktar it-tip ta’ SAS permezz ta’ sinjali tal-polz u respiratorji, analiznajna l-ħin tat-transitu tal-polz (PTT), indikatur mhux invażiv li jirrifletti l-bidliet fir-reżistenza vaskulari periferali u l-pressjoni intratoraċika (definita fit-taqsima S1) ta’ raġel b’saħħtu u pazjent b’ SAS.Għall-parteċipant b'saħħtu, ir-rata respiratorja baqgħet ma nbidlitx, u l-PTT kien relattivament stabbli minn 180 sa 310 ms (Fig. 5G).Madankollu, għall-parteċipant SAS, il-PTT żdied kontinwament minn 120 għal 310 ms waqt apnea (Fig. 5H).Għalhekk, il-parteċipant ġie djanjostikat b'SAS ostruttiv (OSAS).Jekk il-bidla fil-PTT naqset matul l-apnea, allura l-kundizzjoni tiġi ddeterminata bħala sindromu tal-apnea tal-irqad ċentrali (CSAS), u jekk dawn iż-żewġ sintomi kienu jeżistu simultanjament, allura tiġi djanjostikata bħala SAS imħallat (MSAS).Biex nevalwaw is-severità ta 'SAS, aħna analizzajna aktar is-sinjali miġbura.Indiċi ta 'tqanqil PTT, li huwa n-numru ta' tqanqil PTT fis-siegħa (it-tqanqil PTT huwa definit bħala tnaqqis fil-PTT ta '≥15 ms li jdum għal ≥3 s), għandu rwol vitali fl-evalwazzjoni tal-grad ta' SAS.L-indiċi apnea-hypopnea (AHI) huwa standard għad-determinazzjoni tal-grad ta 'SAS (l-apnea hija l-waqfien tan-nifs, u l-ipopnea hija nifs baxx żżejjed jew rata respiratorja baxxa anormalment), li hija definita bħala n-numru ta' apneas u ipopnea għal kull siegħa waqt l-irqad (ir-relazzjoni bejn l-AHI u l-kriterji tal-klassifikazzjoni għall-OSAS tidher fit-tabella S2).Biex tiġi investigata r-relazzjoni bejn l-AHI u l-indiċi ta 'tqanqil PTT, is-sinjali respiratorji ta' 20 pazjent b'SAS ġew magħżula u analizzati b'TATSAs.Kif muri f'Fig. 5I, l-indiċi tat-tqanqil PTT ikkorrelata b'mod pożittiv mal-AHI, peress li l-apnea u l-ipopnea waqt l-irqad jikkawżaw l-elevazzjoni ovvja u temporanja tal-pressjoni tad-demm, li twassal għat-tnaqqis tal-PTT.Għalhekk, TATSA tagħna jista 'jikseb polz u sinjali respiratorji stabbli u preċiżi fl-istess ħin, u b'hekk jipprovdi informazzjoni fiżjoloġika importanti dwar is-sistema kardjovaskulari u SAS għall-monitoraġġ u l-evalwazzjoni ta' mard relatat.
Fil-qosor, żviluppajna TATSA bl-użu tal-ħjata tal-cardigan sħiħa biex tiskopri sinjali fiżjoloġiċi differenti simultanjament.Dan is-senser kellu sensittività għolja ta '7.84 mV Pa−1, ħin ta' rispons mgħaġġel ta '20 ms, stabbiltà għolja ta' aktar minn 100,000 ċiklu, u wisa 'ta' frekwenza tax-xogħol wiesgħa.Fuq il-bażi tat-TATSA, ġie żviluppat ukoll WMHMS biex jittrasmetti l-parametri fiżjoloġiċi mkejla għal mowbajl.TATSA jista 'jiġi inkorporat f'siti differenti ta' ħwejjeġ għal disinn estetiku u jintuża biex jimmonitorja simultanjament is-sinjali tal-polz u respiratorji f'ħin reali.Is-sistema tista 'tiġi applikata biex tgħin tiddistingwi bejn individwi b'saħħithom u dawk b'CAD jew SAS minħabba l-kapaċità tagħha li taqbad informazzjoni dettaljata.Dan l-istudju pprovda approċċ komdu, effiċjenti u faċli għall-utent għall-kejl tal-polz u r-respirazzjoni tal-bniedem, li jirrappreżenta avvanz fl-iżvilupp ta 'elettronika tat-tessuti li jintlibes.
L-istainless steel ġie mgħoddi ripetutament mill-moffa u mġebbda biex tifforma fibra b'dijametru ta '10 μm.Fibra ta 'l-istainless steel bħala l-elettrodu ġiet imdaħħla f'diversi biċċiet ta' ħjut kummerċjali tat-Terylene b'saffi waħda.
Ġeneratur tal-funzjoni (Stanford DS345) u amplifikatur (LabworkPa-13) intużaw biex jipprovdu sinjal ta 'pressjoni sinusojdali.Intuża sensor tal-forza b'firxa doppja (Vernier Software & Technology LLC) biex titkejjel il-pressjoni esterna applikata għat-TATSA.Elettrometru tas-sistema Keithley (Keithley 6514) intuża biex jimmonitorja u jirreġistra l-vultaġġ tal-ħruġ u l-kurrent tat-TATSA.
Skont il-Metodu tat-Test AATCC 135-2017, użajna t-TATSA u saborra biżżejjed bħala tagħbija ta '1.8 kg u mbagħad poġġihom f'magna tal-ħasil kummerċjali (Labtex LBT-M6T) biex twettaq ċikli delikati tal-ħasil tal-magni.Imbagħad, imlejna l-magna tal-ħasil bi 18-il gallun ilma f'25 ° C u ssettja l-washer għaċ-ċiklu tal-ħasil magħżul u l-ħin (veloċità ta 'aġitazzjoni, 119 strokes kull minuta; ħin tal-ħasil, 6 min; veloċità finali ta' spin, 430 rpm; finali; spin time, 3 min).Fl-aħħar, it-TATSA kien imdendel niexef f'arja kwieta f'temperatura tal-kamra mhux ogħla minn 26 ° C.
Is-suġġetti ngħataw struzzjonijiet biex jimteddu f'pożizzjoni supina fuq is-sodda.It-TATSA tpoġġiet fuq is-siti tal-kejl.Ladarba s-suġġetti kienu f'pożizzjoni supina standard, żammew stat kompletament rilassat għal 5 sa 10 min.Is-sinjal tal-polz imbagħad beda jkejjel.
Materjal supplimentari għal dan l-artikolu huwa disponibbli fuq https://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/11/eaay2840/DC1
Fig. S9.Riżultat ta' simulazzjoni tad-distribuzzjoni tal-forza ta' TATSA taħt pressjonijiet applikati f'0.2 kPa bl-użu tas-softwer COMSOL.
Fig. S10.Riżultati ta' simulazzjoni tad-distribuzzjoni tal-forza ta' unità ta' kuntatt taħt il-pressjonijiet applikati f'0.2 u 2 kPa, rispettivament.
Fig. S11.Illustrazzjonijiet skematiċi kompluti tat-trasferiment ta 'ċarġ ta' unità ta 'kuntatt taħt kundizzjonijiet ta' ċirkwit qasir.
Fig. S13.Vultaġġ tal-ħruġ kontinwu u kurrent ta' TATSA b'reazzjoni għall-pressjoni esterna applikata kontinwament f'ċiklu ta' kejl.
Fig. S14.Rispons tal-vultaġġ għal diversi numri ta 'unitajiet ta' loop fl-istess żona tad-drapp meta jżomm in-numru tal-linja fid-direzzjoni wale mhux mibdul.
Fig. S15.Paragun bejn il-prestazzjonijiet tal-output taż-żewġ sensuri tat-tessuti bl-użu tal-ħjata tal-cardigan sħiħa u l-ħjata sempliċi.
Fig. S16.Plots li juru reazzjonijiet ta 'frekwenza fil-pressjoni dinamika ta' 1 kPa u frekwenza ta 'input tal-pressjoni ta' 3, 5, 7, 9, 10, 11, 13, 15, 18, u 20 Hz.
Fig. S25.Il-vultaġġi tal-ħruġ tas-sensor meta s-suġġett kien fil-kundizzjonijiet statiċi u tal-moviment.
Fig. S26.Ritratt li juri t-TATSAs imqiegħda fuq l-addome u l-polz fl-istess ħin għall-kejl tar-respirazzjoni u tal-polz, rispettivament.
Dan huwa artikolu b'aċċess miftuħ imqassam taħt it-termini tal-liċenzja Creative Commons Attribution-NonCommercial, li tippermetti l-użu, id-distribuzzjoni u r-riproduzzjoni fi kwalunkwe mezz, sakemm l-użu li jirriżulta ma jkunx għal vantaġġ kummerċjali u sakemm ix-xogħol oriġinali jkun kif suppost. iċċitata.
NOTA: Nitolbu biss l-indirizz tal-email tiegħek sabiex il-persuna li qed tirrakkomanda l-paġna tkun taf li ridt li taraha, u li mhix posta junk.Aħna ma naqbdu l-ebda indirizz elettroniku.
Minn Wenjing Fan, Qiang He, Keyu Meng, Xulong Tan, Zhihao Zhou, Gaoqiang Zhang, Jin Yang, Zhong Lin Wang
Ġie żviluppat sensor triboelettriku kollu tat-tessuti b'sensittività u kumdità ta 'pressjoni għolja għall-monitoraġġ tas-saħħa.
Minn Wenjing Fan, Qiang He, Keyu Meng, Xulong Tan, Zhihao Zhou, Gaoqiang Zhang, Jin Yang, Zhong Lin Wang
Ġie żviluppat sensor triboelettriku kollu tat-tessuti b'sensittività u kumdità ta 'pressjoni għolja għall-monitoraġġ tas-saħħa.
© 2020 Assoċjazzjoni Amerikana għall-Avvanz tax-Xjenza.Id-drittijiet kollha riżervati.AAAS hija sieħba ta' HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef u COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548.
Ħin tal-post: Mar-27-2020