सटीक एपिडर्मल फिजियोलॉजिकल सिग्नल निगरानीको लागि मेसिन-निटेड धुने योग्य सेन्सर एरे टेक्सटाइल

पहिरन योग्य कपडा इलेक्ट्रोनिक्स व्यक्तिगत स्वास्थ्य व्यवस्थापन को लागी अत्यधिक वांछनीय छ।यद्यपि, अधिकांश रिपोर्ट गरिएको टेक्सटाइल इलेक्ट्रोनिक्सले या त आवधिक रूपमा एकल शारीरिक संकेतलाई लक्षित गर्न सक्छ वा संकेतहरूको स्पष्ट विवरणहरू छुटाउन सक्छ, जसले आंशिक स्वास्थ्य मूल्याङ्कनमा निम्त्याउँछ।यसबाहेक, उत्कृष्ट सम्पत्ति र आरामको साथ कपडाहरू अझै चुनौतीपूर्ण छन्।यहाँ, हामी उच्च दबाव संवेदनशीलता र आरामको साथ ट्राइबोइलेक्ट्रिक सबै-टेक्सटाइल सेन्सर एरे रिपोर्ट गर्छौं।यसले दबाब संवेदनशीलता (7.84 mV Pa−1), द्रुत प्रतिक्रिया समय (20 ms), स्थिरता (>100,000 चक्र), फराकिलो काम गर्ने फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डविथ (20 Hz सम्म), र मेसिन धुने क्षमता (>40 धुने) प्रदर्शन गर्दछ।धमनी पल्स तरंगहरू र श्वासप्रश्वासको संकेतहरू एकैसाथ अनुगमन गर्न कपडाको विभिन्न भागहरूमा निर्मित TATSA स्टिच गरिएको थियो।हामीले कार्डियोभास्कुलर रोग र स्लीप एपनिया सिन्ड्रोमको दीर्घकालीन र गैर-आक्रामक मूल्याङ्कनका लागि स्वास्थ्य अनुगमन प्रणाली विकास गर्‍यौं, जसले केही दीर्घकालीन रोगहरूको मात्रात्मक विश्लेषणको लागि ठूलो प्रगति देखाउँछ।

पहिरन योग्य इलेक्ट्रोनिक्सले व्यक्तिगत औषधिमा उनीहरूको आशाजनक अनुप्रयोगहरूको कारणले एक आकर्षक अवसर प्रतिनिधित्व गर्दछ।तिनीहरूले एक व्यक्तिको स्वास्थ्यको अवस्थालाई निरन्तर, वास्तविक-समय, र गैर-आक्रामक तरिकामा निगरानी गर्न सक्छन् (1-11)।पल्स र श्वासप्रश्वास, अत्यावश्यक संकेतहरूको दुई अपरिहार्य घटकको रूपमा, शारीरिक अवस्थाको सही मूल्याङ्कन र सम्बन्धित रोगहरूको निदान र निदानमा उल्लेखनीय अन्तरदृष्टि प्रदान गर्न सक्छ (12-21)।आजसम्म, सूक्ष्म शारीरिक संकेतहरू पत्ता लगाउनका लागि सबैभन्दा पहिरन योग्य इलेक्ट्रोनिक्सहरू अल्ट्राथिन सब्सट्रेटहरू जस्तै पोलिथिलीन टेरेफ्थालेट, पोलिडिमेथाइल्सिलक्सेन, पोलीइमाइड, गिलास, र सिलिकन (२२-२६) मा आधारित छन्।छालामा प्रयोगको लागि यी सब्सट्रेटहरूको कमजोरी तिनीहरूको प्लानर र कठोर ढाँचाहरूमा छ।नतिजाको रूपमा, टेपहरू, ब्यान्ड-एडहरू, वा अन्य मेकानिकल फिक्स्चरहरू पहिरन योग्य इलेक्ट्रोनिक्स र मानव छाला बीच एक कम्प्याक्ट सम्पर्क स्थापित गर्न आवश्यक छ, जसले विस्तारित अवधिको प्रयोगको समयमा जलन र असुविधा निम्त्याउन सक्छ (27, 28)।यसबाहेक, यी सब्सट्रेटहरूमा खराब हावा पारगम्यता छ, दीर्घकालीन, निरन्तर स्वास्थ्य निगरानीको लागि प्रयोग गर्दा असुविधा हुन्छ।स्वास्थ्य सेवामा माथि उल्लेखित समस्याहरू कम गर्न, विशेष गरी दैनिक प्रयोगमा, स्मार्ट कपडाहरूले भरपर्दो समाधान प्रस्ताव गर्दछ।यी कपडाहरूमा कोमलता, हल्का तौल, र सास फेर्न सक्ने विशेषताहरू छन् र यसरी, पहिरन योग्य इलेक्ट्रोनिक्समा आराम महसुस गर्ने सम्भावना छ।हालका वर्षहरूमा, संवेदनशील सेन्सरहरू, ऊर्जा सङ्कलन, र भण्डारणमा कपडा-आधारित प्रणालीहरू विकास गर्न गहन प्रयासहरू समर्पित गरिएको छ (२९-३९)।विशेष गरी, पल्स र श्वासप्रश्वास संकेतहरूको अनुगमनमा लागू गरिएको अप्टिकल फाइबर, पिजोइलेक्ट्रिकिटी, र प्रतिरोधात्मकतामा आधारित स्मार्ट टेक्सटाइलहरूमा सफल अनुसन्धान रिपोर्ट गरिएको छ (40-43)।यद्यपि, यी स्मार्ट कपडाहरूमा सामान्यतया कम संवेदनशीलता र एकल निगरानी प्यारामिटर हुन्छ र ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्न सकिँदैन (तालिका S1)।पल्स मापनको अवस्थामा, पल्सको बेहोस र द्रुत उतार-चढ़ाव (जस्तै, यसको विशेषता बिन्दुहरू) को कारणले विस्तृत जानकारी कब्जा गर्न गाह्रो छ, र यसरी, उच्च संवेदनशीलता र उपयुक्त आवृत्ति प्रतिक्रिया प्रदर्शन आवश्यक छ।

यस अध्ययनमा, हामीले एपिडर्मल सूक्ष्म दबाव क्याप्चरिङको लागि उच्च संवेदनशीलताको साथ ट्राइबोइलेक्ट्रिक अल-टेक्सटाइल सेन्सर एरे (TATSA) परिचय गर्छौं, पूर्ण कार्डिगन स्टिचमा कन्डक्टिव र नायलॉन धागोले बुनेको छ।TATSA ले उच्च दबाव संवेदनशीलता (7.84 mV Pa−1), द्रुत प्रतिक्रिया समय (20 ms), स्थिरता (>100,000 चक्र), चौडा काम गर्ने फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डविथ (20 Hz सम्म), र मेसिन धुने क्षमता (>40 वासहरू) प्रदान गर्न सक्छ।यो विवेक, आराम, र सौन्दर्य अपील संग लुगा मा सजिलै संग एकीकृत गर्न सक्षम छ।विशेष रूपमा, हाम्रो TATSA लाई कपडाको विभिन्न साइटहरूमा प्रत्यक्ष रूपमा समावेश गर्न सकिन्छ जुन घाँटी, नाडी, औंलाको टुप्पो, र घुँडाको स्थितिमा र पेट र छातीमा श्वासप्रश्वासका लहरहरूसँग मेल खान्छ।वास्तविक समय र टाढाको स्वास्थ्य अनुगमनमा TATSA को उत्कृष्ट कार्यसम्पादन मूल्याङ्कन गर्न, हामीले हृदय रोग (CAD) र स्लीप एपनिया सिन्ड्रोम (SAS) को विश्लेषणको लागि शारीरिक संकेतहरू प्राप्त गर्न र सुरक्षित गर्नको लागि एक व्यक्तिगत बौद्धिक स्वास्थ्य निगरानी प्रणाली विकास गर्छौं। )।

चित्र 1A मा चित्रण गरिएझैं, पल्स र श्वासप्रश्वास संकेतहरूको गतिशील र एकसाथ अनुगमन गर्न सक्षम बनाउन शर्टको कफ र छातीमा दुई TATSA स्टिच गरिएको थियो।यी शारीरिक संकेतहरू स्वास्थ्य स्थितिको थप विश्लेषणको लागि बुद्धिमान मोबाइल टर्मिनल अनुप्रयोग (APP) मा ताररहित रूपमा प्रसारण गरिएको थियो।चित्र 1B ले TATSA लाई कपडाको टुक्रामा टाँसिएको देखाउँछ, र इनसेटले TATSA को विस्तारित दृश्य देखाउँदछ, जुन विशेषता प्रवाहकीय धागो र व्यावसायिक नायलॉन धागो प्रयोग गरेर पूर्ण कार्डिगन स्टिचमा सँगै बुनेको थियो।आधारभूत प्लेन स्टिचसँग तुलना गर्दा, सबैभन्दा सामान्य र आधारभूत बुनाई विधि, पूर्ण कार्डिगन स्टिच छनौट गरिएको थियो किनभने कन्डक्टिव धागोको लुप हेड र नायलन धागोको छेउछाउको टक स्टिच हेड (चित्र S1) एक सतह हो। बिन्दु सम्पर्कको सट्टा, उच्च ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभावको लागि ठूलो अभिनय क्षेत्रको लागि अग्रणी।प्रवाहकीय धागो तयार गर्न, हामीले स्टेनलेस स्टीललाई निश्चित कोर फाइबरको रूपमा चयन गर्यौं, र एक-प्लाई टेरिलिन यार्नका धेरै टुक्राहरू कोर फाइबरको वरिपरि ०.२ मिमी (फिग. S2) को व्यास भएको एक प्रवाहकीय धागोमा घुमाइयो, जसले काम गर्‍यो। दुबै विद्युतीकरण सतह र संचालन इलेक्ट्रोड।०.१५ मिलिमिटर व्यास भएको र अर्को विद्युतीकरण सतहको रूपमा काम गर्ने नायलॉन धागोमा बलियो तन्य बल थियो किनभने यसलाई अगणनीय धागो (चित्र S3) द्वारा मुड़िएको थियो।चित्र 1 (क्रमशः C र D) ले निर्माण गरिएको प्रवाहकीय धागो र नायलॉन धागोको फोटोहरू देखाउँछ।इनसेटहरूले तिनीहरूको सम्बन्धित स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (SEM) छविहरू देखाउँछन्, जसले प्रवाहकीय धागोको एक विशिष्ट क्रस खण्ड र नायलॉन धागोको सतह प्रस्तुत गर्दछ।कन्डक्टिभ र नायलन धागोको उच्च तन्य शक्तिले सबै सेन्सरहरूको एकसमान कार्यसम्पादन कायम राख्न औद्योगिक मेसिनमा उनीहरूको बुनाई क्षमता सुनिश्चित गर्‍यो।चित्र 1E मा देखाइए अनुसार, प्रवाहकीय धागो, नायलॉन धागो, र सामान्य धागोहरू तिनीहरूको सम्बन्धित कोनहरूमा घाउ थिए, जुन त्यसपछि स्वचालित बुनाई (चलचित्र S1) को लागि औद्योगिक कम्प्युटराइज्ड फ्ल्याट बुनाई मेसिनमा लोड गरियो।अंजीर मा देखाइएको छ।S4, धेरै TATSA हरू औद्योगिक मेसिन प्रयोग गरेर साधारण कपडासँग बुनेका थिए।०.८५ एमएमको मोटाई र ०.२८ ग्राम तौल भएको एकल TATSA व्यक्तिगत प्रयोगको लागि सम्पूर्ण संरचनाबाट मिलाउन सकिन्छ, अन्य कपडाहरूसँग यसको उत्कृष्ट अनुकूलता प्रदर्शन गर्दै।थप रूपमा, TATSA हरू विभिन्न रंगहरूमा डिजाइन गर्न सकिन्छ सौन्दर्य र फैशनेबल आवश्यकताहरू पूरा गर्नको लागि किनभने व्यावसायिक नायलन धागोको विविधता (चित्र 1F र फिग। S5)।निर्मित TATSA सँग उत्कृष्ट कोमलता र कठोर झुकाउने वा विकृति सामना गर्ने क्षमता हुन्छ (चित्र S6)।चित्र 1G ले TATSA लाई सिधै पेट र स्वेटरको कफमा टाँसिएको देखाउँछ।स्वेटर बुनाई गर्ने प्रक्रियालाई चित्रमा देखाइएको छ।S7 र चलचित्र S2।पेटको स्थितिमा फैलिएको TATSA को अगाडि र पछाडिको विवरण चित्रमा देखाइएको छ।S8 (क्रमशः A र B), र प्रवाहकीय धागो र नायलन धागोको स्थिति चित्रमा चित्रण गरिएको छ।S8C।यो यहाँ देख्न सकिन्छ कि TATSA एक विवेकी र स्मार्ट उपस्थितिको लागि साधारण कपडाहरूमा इम्बेड गर्न सकिन्छ।

(A) दुई TATSA हरू वास्तविक समयमा पल्स र श्वासप्रश्वास संकेतहरूको निगरानीको लागि शर्टमा एकीकृत।(B) TATSA र कपडाको संयोजनको योजनाबद्ध चित्रण।इनसेटले सेन्सरको विस्तारित दृश्य देखाउँछ।(C) प्रवाहकीय धागोको फोटो (स्केल बार, 4 सेमी)।इनसेट भनेको प्रवाहकीय धागो (स्केल बार, १०० μm) को क्रस सेक्शनको SEM छवि हो, जसमा स्टेनलेस स्टील र टेरिलिन यार्नहरू हुन्छन्।(D) नायलन धागोको फोटो (स्केल बार, 4 सेमी)।इनसेट नायलन धागो सतहको SEM छवि हो (स्केल बार, 100 μm)।(E) TATSAs को स्वचालित बुनाई गर्ने कम्प्युटराइज्ड फ्ल्याट बुनाई मेसिनको छवि।(F) विभिन्न रंगहरूमा TATSA को फोटोग्राफ (स्केल बार, 2 सेमी)।इनसेट ट्विस्टेड TATSA हो, जसले यसको उत्कृष्ट कोमलता देखाउँछ।(G) दुई TATSA को तस्बिर पूर्ण र निर्बाध रूपमा स्वेटरमा सिलाई।फोटो क्रेडिट: वेन्जिङ फ्यान, चोङकिङ विश्वविद्यालय।

TATSA को काम गर्ने संयन्त्रको विश्लेषण गर्न, यसको मेकानिकल र बिजुली गुणहरू सहित, हामीले TATSA को ज्यामितीय बुनाई मोडेल निर्माण गर्यौं, चित्र 2A मा देखाइएको छ।पूर्ण कार्डिगन स्टिच प्रयोग गरेर, प्रवाहकीय र नायलॉन यार्नहरू पाठ्यक्रम र वेल दिशामा लुप एकाइहरूको रूपमा एकअर्कामा जोडिएका छन्।एकल लुप संरचना (fig. S1) मा लुप हेड, लूप आर्म, रिब क्रसिङ पार्ट, टक स्टिच आर्म र टक स्टिच हेड हुन्छ।दुई फरक धागोहरू बीचको सम्पर्क सतहको दुई रूपहरू फेला पार्न सकिन्छ: (i) प्रवाहकीय धागोको लुप हेड र नायलन धागोको टक स्टिच हेड र (ii) लुप हेड बीचको सम्पर्क सतह। नाइलन धागो र प्रवाहकीय धागोको टक स्टिच टाउको।

(A) निट लूपको अगाडि, दायाँ र माथिल्लो छेउमा TATSA।(B) COMSOL सफ्टवेयर प्रयोग गरेर 2 kPa को लागू दबाब अन्तर्गत TATSA को बल वितरणको सिमुलेशन परिणाम।(C) छोटो-सर्किट अवस्थाहरूमा सम्पर्क इकाईको चार्ज स्थानान्तरणको योजनाबद्ध चित्रण।(D) COMSOL सफ्टवेयर प्रयोग गरेर खुला सर्किट अवस्था अन्तर्गत सम्पर्क इकाईको चार्ज वितरणको सिमुलेशन परिणामहरू।

TATSA को कार्य सिद्धान्त दुई पक्षहरूमा व्याख्या गर्न सकिन्छ: बाह्य बल उत्तेजना र यसको प्रेरित चार्ज।बाह्य बल उत्तेजनाको प्रतिक्रियामा तनाव वितरणलाई सहज रूपमा बुझ्नको लागि, हामीले 2 र 0.2 kPa को विभिन्न बाह्य बलहरूमा COMSOL सफ्टवेयर प्रयोग गरेर सीमित तत्व विश्लेषण प्रयोग गर्यौं, क्रमशः चित्र 2B र फिगमा देखाइएको छ।S9।तनाव दुई यार्नको सम्पर्क सतहहरूमा देखिन्छ।अंजीर मा देखाइएको छ।S10, हामीले तनाव वितरण स्पष्ट गर्न दुई लूप एकाइहरू विचार गर्यौं।दुई फरक बाह्य बलहरू अन्तर्गत तनाव वितरणको तुलना गर्दा, प्रवाहकीय र नायलन धागोको सतहहरूमा तनाव बढेको बाह्य बलको साथ बढ्छ, परिणामस्वरूप दुई धागोहरू बीचको सम्पर्क र एक्सट्रुसन हुन्छ।एकपटक बाहिरी बल रिलिज भएपछि, दुई धागो अलग हुन्छन् र एकअर्काबाट टाढा जान्छन्।

प्रवाहकीय धागो र नायलॉन धागो बीचको सम्पर्क-पृथक्करण आन्दोलनहरूले चार्ज स्थानान्तरणलाई प्रेरित गर्दछ, जुन ट्राइबोइलेक्ट्रीफिकेशन र इलेक्ट्रोस्टेटिक इन्डक्शनको संयोजनलाई श्रेय दिइएको छ।बिजुली उत्पादन गर्ने प्रक्रियालाई स्पष्ट गर्न, हामी क्षेत्रको क्रस सेक्शनको विश्लेषण गर्छौं जहाँ दुई यार्नहरू एकअर्कासँग सम्पर्क गर्छन् (चित्र 2C1)।चित्र २ (क्रमशः C2 र C3) मा देखाइए अनुसार, जब TATSA बाह्य बलद्वारा उत्तेजित हुन्छ र दुई धागोहरू एकअर्कासँग सम्पर्क हुन्छन्, विद्युतीकरण प्रवाहकीय र नायलन धागोको सतहमा हुन्छ, र विपरीतका साथ बराबर शुल्कहरू दुई धागोको सतहमा ध्रुवताहरू उत्पन्न हुन्छन्।एकपटक दुई धागो अलग भएपछि, इलेक्ट्रोस्टेटिक इन्डक्शन प्रभावको कारणले भित्री स्टेनलेस स्टीलमा सकारात्मक चार्जहरू प्रेरित हुन्छन्।पूर्ण योजना चित्रमा देखाइएको छ।S11।बिजुली-उत्पादन प्रक्रियाको थप मात्रात्मक बुझाइ प्राप्त गर्न, हामीले COMSOL सफ्टवेयर (चित्र 2D) प्रयोग गरेर TATSA को सम्भावित वितरण सिमुलेट गर्यौं।जब दुई सामग्रीहरू सम्पर्कमा हुन्छन्, चार्ज मुख्यतया घर्षण सामग्रीमा जम्मा हुन्छ, र इलेक्ट्रोडमा केवल थोरै मात्रामा प्रेरित चार्ज हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप सानो सम्भावना हुन्छ (चित्र 2D, तल)।जब दुई सामग्रीहरू अलग हुन्छन् (चित्र 2D, शीर्ष), इलेक्ट्रोडमा प्रेरित चार्ज सम्भावित भिन्नताको कारणले बढ्छ, र सम्भावित सम्भाव्यता बढ्छ, जसले प्रयोगहरू र सिमुलेशनहरूबाट प्राप्त नतिजाहरू बीचको राम्रो अनुरूप प्रकट गर्दछ। ।यसबाहेक, TATSA को कन्डक्टिङ इलेक्ट्रोड टेरिलीन यार्नमा बेरिएको हुनाले र छाला दुवै घर्षण सामग्रीसँग सम्पर्कमा छ, त्यसैले, जब TATSA सीधै छालामा लगाइन्छ, चार्ज बाह्य बलमा निर्भर हुन्छ र हुनेछैन। छाला कमजोर हुनु।

हाम्रो TATSA को कार्यसम्पादनलाई विभिन्न पक्षहरूमा चित्रण गर्न, हामीले एक प्रकार्य जनरेटर, पावर एम्पलीफायर, इलेक्ट्रोडायनामिक शेकर, फोर्स गेज, इलेक्ट्रोमिटर, र कम्प्युटर (fig. S12) समावेश भएको मापन प्रणाली प्रदान गर्यौं।यो प्रणालीले 7 kPa सम्मको बाह्य गतिशील दबाव उत्पन्न गर्दछ।प्रयोगमा, TATSA लाई फ्ल्याट प्लाष्टिक पानामा फ्री स्टेटमा राखिएको थियो, र आउटपुट बिजुली संकेतहरू इलेक्ट्रोमिटरद्वारा रेकर्ड गरिन्छ।

प्रवाहकीय र नायलॉन धागोको विशिष्टताले TATSA को आउटपुट कार्यसम्पादनलाई असर गर्छ किनभने तिनीहरूले बाह्य दबाव बुझ्नको लागि सम्पर्क सतह र क्षमता निर्धारण गर्दछ।यसको अनुसन्धान गर्न, हामीले क्रमशः दुईवटा धागोको तीन साइज बनायौं: 150D/3, 210D/3, र 250D/3 र 150D/6, 210D/6, र 250D को साइज भएको नाइलन धागो। /6 (D, denier; व्यक्तिगत थ्रेडहरूको फाइबर मोटाई निर्धारण गर्न प्रयोग गरिने मापनको एकाइ; उच्च डेनियर गणना भएका कपडाहरू बाक्लो हुन्छन्)।त्यसपछि, हामीले यी दुई धागोलाई सेन्सरमा बुनाउनको लागि विभिन्न आकारका यी दुई धागोहरू चयन गर्यौं, र TATSA को डाइमेन्सन 3 सेमी बाइ 3 सेमी राखिएको थियो जसको लूप नम्बर 16 को दिशामा र 10 को दिशामा थियो।यसरी, नौ बुनाई ढाँचा संग सेन्सर प्राप्त गरियो।150D/3 साइजको कन्डक्टिभ यार्न र 150D/6 साइजको नाइलन धागोको सेन्सर सबैभन्दा पातलो थियो, र 250D/3 साइजको कन्डक्टिभ यार्न र 250D/ साइजको नाइलन धागोको सेन्सर। 6 सबैभन्दा मोटो थियो।0.1 देखि 7 kPa को मेकानिकल उत्तेजना अन्तर्गत, चित्र 3A मा देखाइए अनुसार, यी ढाँचाहरूको लागि विद्युतीय आउटपुटहरू व्यवस्थित रूपमा अनुसन्धान र परीक्षण गरियो।नौ TATSA को आउटपुट भोल्टेजहरू बढेको लागू दबाबको साथ बढ्यो, 0.1 देखि 4 kPa सम्म।विशेष गरी, सबै बुनाई ढाँचाहरू मध्ये, 210D/3 प्रवाहकीय धागो र 210D/6 नायलॉन धागोको विशिष्टताले उच्चतम विद्युतीय उत्पादन प्रदान गर्‍यो र उच्चतम संवेदनशीलता प्रदर्शन गर्‍यो।TATSA को 210D/3 प्रवाहकीय धागो र 210D/6 नायलॉन धागो प्रयोग गरेर बुनेको नभएसम्म TATSA (पर्याप्त सम्पर्क सतहको कारण) को मोटाईमा वृद्धि भएको आउटपुट भोल्टेजले बढ्दो प्रवृत्ति देखाएको छ।मोटाईमा थप वृद्धिले यार्नहरू द्वारा बाह्य दबाबको अवशोषणको नेतृत्व गर्नेछ, आउटपुट भोल्टेज तदनुसार घट्यो।यसबाहेक, यो नोट गरिएको छ कि कम-दबाव क्षेत्र (<4 kPa), दबाबको साथ आउटपुट भोल्टेजमा राम्रो व्यवहार गरिएको रैखिक भिन्नताले 7.84 mV Pa−1 को उच्च दबाव संवेदनशीलता दियो।प्रभावकारी घर्षण क्षेत्रको संतृप्तिको कारणले उच्च-दबाव क्षेत्र (>4 kPa) मा 0.31 mV Pa−1 को कम दबाव संवेदनशीलता प्रयोगात्मक रूपमा अवलोकन गरिएको थियो।समान दबाब संवेदनशीलता बल लागू गर्ने विपरित प्रक्रियाको समयमा प्रदर्शन गरिएको थियो।आउटपुट भोल्टेजको ठोस समय प्रोफाइल र विभिन्न दबाबहरू अन्तर्गत वर्तमान चित्रमा प्रस्तुत गरिएको छ।S13 (A र B, क्रमशः)।

(A) कन्डक्टिव धागो (150D/3, 210D/3, र 250D/3) को नाइलन धागो (150D/6, 210D/6, र 250D/6) सँग मिलाएर नौ बुनाई ढाँचा अन्तर्गत आउटपुट भोल्टेज।(B) वाल दिशामा लूप नम्बर अपरिवर्तित राख्दा एउटै कपडा क्षेत्रमा लुप एकाइहरूको विभिन्न संख्याहरूमा भोल्टेज प्रतिक्रिया।(C) 1 kPa को गतिशील दबाव र 1 Hz को दबाव इनपुट आवृत्ति अन्तर्गत आवृत्ति प्रतिक्रियाहरू देखाउने प्लटहरू।(D) 1, 5, 10, र 20 Hz को फ्रिक्वेन्सी अन्तर्गत विभिन्न आउटपुट र वर्तमान भोल्टेजहरू।(E) 1 kPa को दबाब अन्तर्गत TATSA को स्थायित्व परीक्षण।(F) 20 र 40 पटक धोएपछि TATSA को आउटपुट विशेषताहरू।

संवेदनशीलता र आउटपुट भोल्टेज पनि TATSA को सिलाई घनत्वबाट प्रभावित भएको थियो, जुन कपडाको मापन गरिएको क्षेत्रमा लूपहरूको कुल संख्याद्वारा निर्धारण गरिएको थियो।स्टिच घनत्वमा वृद्धिले कपडाको संरचनाको ठूलो कम्प्याक्टनेसको नेतृत्व गर्नेछ।चित्र 3B ले 3 cm by 3 cm को टेक्सटाइल क्षेत्रमा विभिन्न लूप नम्बरहरू अन्तर्गत आउटपुट प्रदर्शन देखाउँछ, र इनसेटले लुप एकाइको संरचनालाई चित्रण गर्दछ (हामीले लूप नम्बरलाई पाठ्यक्रम दिशामा 10 मा राख्यौं, र लूप नम्बर 10 मा राख्यौं। wale दिशा 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, र 26) थियो।लूप नम्बर बढाएर, आउटपुट भोल्टेजले पहिले बढ्दो प्रवृति देखाएको छ किनभने बढ्दो सम्पर्क सतहको कारण, अधिकतम आउटपुट भोल्टेज शिखर 7.5 V को लूप नम्बर 180 सम्म पुग्यो। यस बिन्दु पछि, आउटपुट भोल्टेजले घट्दो प्रवृत्तिलाई पछ्यायो किनभने TATSA कसिलो भयो, र दुई धागोको सम्पर्क-पृथक ठाउँ कम भयो।कुन दिशामा घनत्वले आउटपुटमा ठूलो प्रभाव पार्छ भनेर पत्ता लगाउन, हामीले टाटाको लूप नम्बरलाई वेल दिशामा 18 मा राख्यौं, र पाठ्यक्रम दिशामा लूप नम्बर 7, 8, 9, 10 मा सेट गरिएको थियो। 11, 12, 13, र 14। सम्बन्धित आउटपुट भोल्टेजहरू चित्रमा देखाइएको छ।S14।तुलना गरेर, हामी देख्न सक्छौं कि पाठ्यक्रम दिशामा घनत्वले आउटपुट भोल्टेजमा ठूलो प्रभाव पार्छ।नतिजाको रूपमा, 210D/3 प्रवाहकीय धागो र 210D/6 नायलन धागो र 180 लुप एकाइहरूको बुनाई ढाँचालाई उत्पादन विशेषताहरूको व्यापक मूल्याङ्कन पछि TATSA बुनाई गर्न छनौट गरियो।यसबाहेक, हामीले पूर्ण कार्डिगन स्टिच र प्लेन स्टिच प्रयोग गरेर दुई टेक्सटाइल सेन्सरहरूको आउटपुट संकेतहरू तुलना गर्यौं।अंजीर मा देखाइएको छ।S15, पूर्ण कार्डिगन स्टिच प्रयोग गरेर बिजुली उत्पादन र संवेदनशीलता सादा स्टिच प्रयोग गर्ने भन्दा धेरै उच्च छ।

वास्तविक-समय संकेतहरू निगरानीको लागि प्रतिक्रिया समय मापन गरिएको थियो।बाह्य बलहरूमा हाम्रो सेन्सरको प्रतिक्रिया समय जाँच गर्न, हामीले 1 देखि 20 Hz (क्रमशः Fig. 3C र fig. S16) को गतिशील दबाव इनपुटहरूसँग आउटपुट भोल्टेज संकेतहरू तुलना गर्यौं।आउटपुट भोल्टेज तरंगहरू 1 kPa को दबाब अन्तर्गत इनपुट साइनोसाइडल दबाव तरंगहरूसँग लगभग समान थिए, र आउटपुट वेभफर्महरूको द्रुत प्रतिक्रिया समय (लगभग 20 ms) थियो।यो हिस्टेरेसिस बाह्य बल प्राप्त गरेपछि जतिसक्दो चाँडो मूल अवस्थामा फर्काउन नसकेको लोचदार संरचनाको कारण हुन सक्छ।यद्यपि, यो सानो हिस्टेरेसिस वास्तविक-समय निगरानीको लागि स्वीकार्य छ।एक निश्चित आवृत्ति दायरा संग गतिशील दबाव प्राप्त गर्न, TATSA को एक उपयुक्त आवृत्ति प्रतिक्रिया अपेक्षित छ।यसरी, TATSA को आवृत्ति विशेषता पनि परीक्षण गरियो।बाह्य रोमाञ्चक फ्रिक्वेन्सी बढाएर, आउटपुट भोल्टेजको आयाम लगभग अपरिवर्तित रह्यो, जबकि ट्यापिंग फ्रिक्वेन्सीहरू 1 देखि 20 हर्ट्ज (चित्र 3D) सम्म भिन्न हुँदा वर्तमानको आयाम बढ्यो।

TATSA को पुनरावृत्ति, स्थिरता, र स्थायित्व मूल्याङ्कन गर्न, हामीले आउटपुट भोल्टेज र दबाव लोडिङ-अनलोडिङ चक्रहरूमा हालको प्रतिक्रियाहरूको परीक्षण गर्यौं।5 Hz को आवृत्ति संग 1 kPa को एक दबाब सेन्सर मा लागू गरिएको थियो।पीक-टू-पीक भोल्टेज र वर्तमान 100,000 लोडिङ-अनलोडिङ चक्रहरू (क्रमशः चित्र 3E र फिग। S17) पछि रेकर्ड गरिएको थियो।भोल्टेजको विस्तारित दृश्य र वर्तमान तरंग रूप चित्र 3E र फिगको इनसेटमा देखाइएको छ।S17, क्रमशः।परिणामहरूले TATSA को उल्लेखनीय पुनरावृत्ति, स्थिरता र स्थायित्व प्रकट गर्दछ।धुने योग्यता पनि सबै कपडा उपकरणको रूपमा TATSA को एक आवश्यक मूल्याङ्कन मापदण्ड हो।धुने क्षमताको मूल्याङ्कन गर्न, हामीले अमेरिकी एसोसिएसन अफ टेक्सटाइल केमिस्ट र कलरिस्टहरू (AATCC) परीक्षण विधि 135-2017 अनुसार TATSA मेसिन-वाश गरेपछि हामीले सेन्सरको आउटपुट भोल्टेज परीक्षण गर्‍यौं।विस्तृत धुलाई प्रक्रिया सामग्री र विधिहरूमा वर्णन गरिएको छ।चित्र 3F मा देखाइए अनुसार, 20 पटक र 40 पटक धोएपछि विद्युतीय आउटपुटहरू रेकर्ड गरिएको थियो, जसले धुने परीक्षणहरूमा आउटपुट भोल्टेजमा कुनै फरक परिवर्तनहरू थिएन भनेर देखाउँछ।यी परिणामहरूले TATSA को उल्लेखनीय धुने योग्यता प्रमाणित गर्दछ।पहिरन मिल्ने टेक्सटाइल सेन्सरको रूपमा, हामीले TATSA टेन्साइल (fig. S18), ट्विस्टेड (fig. S19), र विभिन्न आर्द्रता (fig. S20) अवस्थामा हुँदा आउटपुट कार्यसम्पादनको पनि अन्वेषण गर्यौं।

माथि देखाइएका TATSA का धेरै फाइदाहरूको आधारमा, हामीले वायरलेस मोबाइल हेल्थ मोनिटरिङ सिस्टम (WMHMS) को विकास गर्‍यौं, जसमा लगातार शारीरिक संकेतहरू प्राप्त गर्ने र बिरामीलाई व्यावसायिक सल्लाह दिने क्षमता छ।चित्र 4A ले TATSA मा आधारित WMHMS को योजना रेखाचित्र देखाउँछ।प्रणालीमा चारवटा कम्पोनेन्टहरू छन्: एनालग फिजियोलोजिकल सिग्नलहरू प्राप्त गर्नको लागि TATSA, कम-पास फिल्टर (MAX7427) भएको एनालग कन्डिसन सर्किट र पर्याप्त विवरणहरू र सिग्नलहरूको उत्कृष्ट सिंक्रोनिज्म सुनिश्चित गर्न एम्पलीफायर (MAX4465)। एनालग सिग्नलहरू सङ्कलन गर्न र डिजिटल सिग्नलहरूमा रूपान्तरण गर्न माइक्रोकन्ट्रोलर इकाईमा आधारित कन्भर्टर, र मोबाइल फोन टर्मिनल अनुप्रयोग (APP; Huawei Honor 9) मा डिजिटल सिग्नल प्रसारण गर्न ब्लुटुथ मोड्युल (CC2640 लो-पावर ब्लुटुथ चिप)।यस अध्ययनमा, हामीले TATSA लाई लेस, रिस्टब्यान्ड, फिंगरस्टल, र मोजामा सिधै सिलाई गर्यौं, जस्तै चित्र 4B मा देखाइएको छ।

(A) WMHMS को चित्रण।(B) क्रमशः रिस्टब्यान्ड, फिंगरस्टल, मोजा र छातीको पट्टामा टाँसिएको TATSA को फोटोहरू।(C1) घाँटी, (D1) नाडी, (E1) औंलाको टुप्पो, र (F1) घुँडामा पल्सको मापन।(C2) घाँटी, (D2) नाडी, (E2) औंलाको टुप्पो, र (F2) खुट्टामा पल्स वेभफॉर्म।(G) विभिन्न उमेरका पल्स वेवफॉर्महरू।(एच) एकल पल्स तरंगको विश्लेषण।रेडियल वृद्धि सूचकांक (AIx) AIx (%) = P2/P1 को रूपमा परिभाषित।P1 अग्रगामी लहरको शिखर हो, र P2 प्रतिबिम्बित तरंगको शिखर हो।(I) ब्रेकियल र घुँडाको पल्स चक्र।पल्स वेभ वेलोसिटी (PWV) लाई PWV = D/∆T को रूपमा परिभाषित गरिएको छ।D खुट्टा र ब्रेचियल बीचको दूरी हो।∆T खुट्टाको चुचुरो र ब्रेकियल पल्स तरंगहरू बीचको समय ढिलाइ हो।PTT, पल्स ट्रान्जिट समय।(J) स्वस्थ र CADs बीच AIx र brachial-Ancle PWV (BAPWV) को तुलना।*P <0.01, **P <0.001, र ***P <0.05।एचटीएन, उच्च रक्तचाप;सीएचडी, कोरोनरी हृदय रोग;DM, मधुमेह मेलिटस।तस्बिर क्रेडिट: जिन याङ, चोङकिङ विश्वविद्यालय।

मानव शरीरका विभिन्न अंगहरूको पल्स संकेतहरू निगरानी गर्न, हामीले TATSA सँग सम्बन्धित स्थानहरूमा माथि उल्लिखित सजावटहरू संलग्न गर्यौं: घाँटी (चित्र 4C1), नाडी (चित्र। 4D1), औंलाको टुप्पो (चित्र। 4E1), र खुट्टा (चित्र। 4F1)। ), चलचित्र S3 देखि S6 मा विस्तृत रूपमा।चिकित्सामा, पल्स वेभमा तीनवटा महत्वपूर्ण विशेषता बिन्दुहरू छन्: अग्रगामी तरंग P1 को शिखर, प्रतिबिम्बित तरंग P2 को शिखर, र डिक्रोटिक तरंग P3 को शिखर।यी विशेषता बिन्दुहरूको विशेषताहरूले धमनी लोच, परिधीय प्रतिरोध, र हृदय प्रणालीसँग सम्बन्धित बायाँ वेंट्रिकुलर संकुचनको स्वास्थ्य अवस्थालाई प्रतिबिम्बित गर्दछ।माथिका चार स्थानहरूमा 25 वर्षीया महिलाको पल्स वेभफॉर्महरू प्राप्त गरी हाम्रो परीक्षणमा रेकर्ड गरियो।ध्‍यान दिनुहोस् कि चित्र 4 (C2 देखि E2) मा देखाइए अनुसार घाँटी, नाडी र औंलाको छेउमा पल्स वेभफर्ममा तीन विभेदयोग्य विशेषता बिन्दुहरू (P1 देखि P3) देखिएका थिए।यसको विपरित, केवल P1 र P3 घुँडाको स्थितिमा पल्स वेभफॉर्ममा देखा पर्‍यो, र P2 उपस्थित थिएन (चित्र 4F2)।यो नतिजा बायाँ भेन्ट्रिकल द्वारा बाहिर निस्किएको आगमन रक्त तरंग को सुपरपोजिसन र तल्लो अंगहरु बाट प्रतिबिम्बित लहर को कारण भएको थियो (44)।अघिल्लो अध्ययनहरूले देखाएको छ कि P2 ले माथिल्लो भागहरूमा मापन गरिएको तरंगमा होइन तरङ्गमा प्रस्तुत गर्दछ (45, 46)।हामीले TATSA सँग मापन गरिएको तरंगमा समान परिणामहरू अवलोकन गर्यौं, जस्तै चित्रमा देखाइएको छ।S21, जसले यहाँ अध्ययन गरिएको 80 बिरामीहरूको जनसंख्याबाट विशिष्ट डेटा देखाउँछ।हामी देख्न सक्छौं कि P2 यी पल्स वेभफर्महरूमा देखा परेन, जो वेभफॉर्म भित्र सूक्ष्म विशेषताहरू पत्ता लगाउन TATSA को क्षमता प्रदर्शन गर्दै।यी पल्स मापन परिणामहरूले संकेत गर्दछ कि हाम्रो WMHMS ले माथिल्लो र तल्लो शरीरको पल्स वेभ विशेषताहरू सही रूपमा प्रकट गर्न सक्छ र यो अन्य कार्यहरू भन्दा उच्च छ (41, 47)।हाम्रो TATSA विभिन्न उमेरहरूमा व्यापक रूपमा लागू गर्न सकिन्छ भनेर थप संकेत गर्न, हामीले विभिन्न उमेरहरूमा 80 विषयहरूको पल्स वेभफार्महरू मापन गर्यौं, र हामीले केही विशिष्ट डेटा देखायौं, जस्तै चित्रमा देखाइएको छ।S22।Fig. 4G मा देखाइए अनुसार, हामीले 25, 45, र 65 वर्ष उमेरका तीन सहभागीहरू छनोट गर्यौं, र तीनवटा विशेषताहरू युवा र मध्यम उमेरका सहभागीहरूका लागि स्पष्ट थिए।चिकित्सा साहित्य (48) को अनुसार, अधिकांश मानिसहरूको नाडी तरंगका विशेषताहरू उमेरसँगै परिवर्तन हुन्छन्, जस्तै बिन्दु P2 को हराउने, जुन प्रतिबिम्बित तरंगको कारणले गर्दा हुन्छ जुन कमीको माध्यमबाट अग्रगामी तरंगमा आफूलाई सुपरइम्पोज गर्न अगाडि बढ्छ। वास्कुलर लोच।यो घटना हामीले सङ्कलन गरेका तरंगरूपहरूमा पनि प्रतिबिम्बित हुन्छ, थप पुष्टि गर्दै कि TATSA विभिन्न जनसंख्यामा लागू गर्न सकिन्छ।

पल्स वेभफॉर्म व्यक्तिको शारीरिक अवस्थाले मात्र नभई परीक्षण अवस्थाहरूद्वारा पनि प्रभावित हुन्छ।तसर्थ, हामीले TATSA र छाला (fig. S23) र मापन साइट (fig. S24) मा बिभिन्न पत्ता लगाउने स्थानहरू बीचको विभिन्न सम्पर्क कसरता अन्तर्गत पल्स संकेतहरू नाप्यौं।यो फेला पार्न सकिन्छ कि TATSA ले मापन साइटमा ठूलो प्रभावकारी पत्ता लगाउने क्षेत्रमा पोत वरिपरि विस्तृत जानकारीको साथ लगातार पल्स वेभफॉर्महरू प्राप्त गर्न सक्छ।थप रूपमा, TATSA र छालाको बिचमा विभिन्न सम्पर्क टकराव अन्तर्गत फरक आउटपुट संकेतहरू छन्।थप रूपमा, सेन्सर लगाएका व्यक्तिहरूको गतिले पल्स संकेतहरूलाई असर गर्छ।जब विषयको नाडी स्थिर अवस्थामा हुन्छ, प्राप्त पल्स तरंगको आयाम स्थिर हुन्छ (चित्र S25A);यसको विपरित, जब ३० सेकेन्डमा नाडी बिस्तारै −७०° देखि ७०° कोणमा सर्छ, पल्स वेभफॉर्मको आयाम उतार-चढाव हुन्छ (fig. S25B)।यद्यपि, प्रत्येक पल्स तरंगको समोच्च दृश्यात्मक छ, र पल्स दर अझै पनि सही रूपमा प्राप्त गर्न सकिन्छ।स्पष्ट रूपमा, मानव गतिमा स्थिर पल्स वेभ अधिग्रहण प्राप्त गर्न, सेन्सर डिजाइन र ब्याक-एन्ड सिग्नल प्रोसेसिंग सहित थप काम अनुसन्धान गर्न आवश्यक छ।

यसबाहेक, हाम्रो TATSA प्रयोग गरेर अधिग्रहण पल्स वेभफर्महरू मार्फत कार्डियोभास्कुलर प्रणालीको अवस्थाको विश्लेषण र मात्रात्मक मूल्याङ्कन गर्न, हामीले कार्डियोभास्कुलर प्रणालीको मूल्याङ्कन विनिर्देशन अनुसार दुई हेमोडायनामिक प्यारामिटरहरू प्रस्तुत गर्यौं, अर्थात्, वृद्धि सूचकांक (AIx) र पल्स वेभफर्म। (PWV), जसले धमनीको लोचलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ।चित्र 4H मा देखाइए अनुसार, 25 वर्षीय स्वस्थ मानिसको नाडीको स्थितिमा रहेको पल्स वेभफॉर्म AIx को विश्लेषणको लागि प्रयोग गरिएको थियो।सूत्र (खण्ड S1) अनुसार, AIx = 60% प्राप्त भयो, जुन सामान्य मान हो।त्यसपछि, हामीले यस सहभागीको हात र घुँडाको स्थितिमा दुई पल्स वेभफर्महरू एकैसाथ सङ्कलन गर्यौं (पल्स वेभफर्मको मापन गर्ने विस्तृत विधि सामग्री र विधिहरूमा वर्णन गरिएको छ)।चित्र 4I मा देखाइए अनुसार, दुई पल्स वेभफॉर्महरूको विशेषता बिन्दुहरू भिन्न थिए।हामीले त्यसपछि सूत्र (खण्ड S1) अनुसार PWV गणना गर्यौं।PWV = 1363 cm/s, जुन एक स्वस्थ वयस्क पुरुषबाट अपेक्षित एक विशेषता मान हो, प्राप्त भयो।अर्कोतर्फ, हामी देख्न सक्छौं कि AIx वा PWV को मेट्रिक्स पल्स तरंगको आयाम भिन्नताबाट प्रभावित हुँदैन, र शरीरका विभिन्न भागहरूमा AIx को मानहरू फरक हुन्छन्।हाम्रो अध्ययनमा, रेडियल AIx प्रयोग गरिएको थियो।विभिन्न व्यक्तिहरूमा WMHMS को लागू हुने प्रमाणित गर्न, हामीले स्वस्थ समूहमा 20 सहभागीहरू, उच्च रक्तचाप (HTN) समूहमा 20, 50 देखि 59 वर्ष उमेर समूहका कोरोनरी हृदय रोग (CHD) समूहमा 20 र 20 जना सहभागीहरूलाई छनोट गरेका थियौं। मधुमेह मेलिटस (डीएम) समूह।हामीले तिनीहरूको पल्स तरंगहरू नाप्यौं र तिनीहरूको दुई प्यारामिटरहरू, AIx र PWV, चित्र 4J मा प्रस्तुत गरिएझैं तुलना गर्यौं।यो फेला पार्न सकिन्छ कि HTN, CHD, र DM समूहहरूको PWV मानहरू स्वस्थ समूहको तुलनामा कम थिए र सांख्यिकीय भिन्नताहरू छन् (PHTN ≪ 0.001, PCHD ≪ 0.001, र PDM ≪ 0.001; P मानहरू t द्वारा गणना गरिएको थियो। परीक्षण)।यसैबीच, HTN र CHD समूहहरूको AIx मानहरू स्वस्थ समूहको तुलनामा कम थिए र सांख्यिकीय भिन्नताहरू छन् (PHTN <0.01, PCHD <0.001, र PDM <0.05)।CHD, HTN, वा DM भएका सहभागीहरूको PWV र AIx स्वस्थ समूहको तुलनामा उच्च थियो।परिणामहरूले देखाउँछ कि TATSA हृदय स्वास्थ्य स्थिति मूल्याङ्कन गर्न कार्डियोभास्कुलर प्यारामिटर गणना गर्न पल्स वेवफर्म सही रूपमा प्राप्त गर्न सक्षम छ।अन्तमा, यसको ताररहित, उच्च-रिजोल्युसन, उच्च-संवेदनशीलता विशेषताहरू र आरामको कारणले, TATSA मा आधारित WMHMS ले अस्पतालहरूमा प्रयोग हुने हालको महँगो चिकित्सा उपकरणहरू भन्दा वास्तविक-समय निगरानीको लागि अझ प्रभावकारी विकल्प प्रदान गर्दछ।

पल्स वेभ बाहेक, श्वासप्रश्वासको जानकारी पनि एक व्यक्तिको शारीरिक अवस्थाको मूल्याङ्कन गर्न मद्दतको लागि प्राथमिक महत्त्वपूर्ण संकेत हो।हाम्रो TATSA मा आधारित श्वासप्रश्वासको अनुगमन परम्परागत पोलिसोम्नोग्राफी भन्दा बढी आकर्षक छ किनभने यसलाई राम्रो आरामको लागि कपडाहरूमा सहज रूपमा एकीकृत गर्न सकिन्छ।सेतो लोचदार छातीको पट्टामा टाँसिएको, TATSA सीधै मानव शरीरमा बाँधिएको थियो र श्वासप्रश्वासको निगरानीको लागि छातीको वरिपरि सुरक्षित गरिएको थियो (चित्र 5A र चलचित्र S7)।रिबकेजको विस्तार र संकुचनको साथ TATSA विकृत भयो, परिणामस्वरूप विद्युतीय उत्पादन भयो।अधिग्रहण गरिएको तरंग रूप चित्र 5B मा प्रमाणित गरिएको छ।ठूला उतार चढाव (१.८ V को आयाम) र आवधिक परिवर्तनहरू (०.५ हर्ट्जको फ्रिक्वेन्सी) सँगको संकेत श्वासप्रश्वास गतिसँग मेल खान्छ।तुलनात्मक रूपमा सानो उतार-चढ़ाव संकेत यस ठूलो उतार-चढ़ाव संकेतमा सुपरइम्पोज गरिएको थियो, जुन हृदयघात संकेत थियो।श्वासप्रश्वास र मुटुको धड्कन संकेतहरूको फ्रिक्वेन्सी विशेषताहरू अनुसार, हामीले 0.8-हर्ट्ज कम-पास फिल्टर र 0.8- देखि 20-हर्ट्ज ब्यान्ड-पास फिल्टर प्रयोग गर्यौं, क्रमशः श्वासप्रश्वास र हृदयघात संकेतहरू अलग गर्न, चित्र 5C मा देखाइएको छ। ।यस अवस्थामा, प्रचुर मात्रामा शारीरिक जानकारी (जस्तै श्वासप्रश्वासको दर, मुटुको धड्कन दर, र पल्स वेभको विशेषता बिन्दुहरू) संग स्थिर श्वासप्रश्वास र पल्स संकेतहरू छातीमा एकल TATSA राखेर एकैसाथ र सही रूपमा प्राप्त गरियो।

(A) श्वासप्रश्वाससँग सम्बन्धित दबाबमा संकेत नाप्नको लागि छातीमा राखिएको TATSA को प्रदर्शन देखाउने फोटो।(B) छातीमा माउन्ट गरिएको TATSA को लागि भोल्टेज-समय प्लट।(C) सिग्नलको विघटन (B) मुटुको धड्कन र श्वासप्रश्वासको तरंगमा।(D) निद्राको समयमा, क्रमशः श्वासप्रश्वास र नाडी नाप्नको लागि पेट र नाडीमा राखिएको दुई TATSA देखाउने फोटो।(ई) स्वस्थ सहभागीको श्वासप्रश्वास र पल्स संकेतहरू।मानव संसाधन, हृदय गति;BPM, प्रति मिनेट धड्कन।(F) SAS सहभागीको श्वासप्रश्वास र पल्स संकेतहरू।(G) एक स्वस्थ सहभागीको श्वसन संकेत र PTT।(H) श्वासप्रश्वासको संकेत र SAS सहभागीको PTT।(I) PTT उत्तेजना सूचकांक र apnea-hypopnea सूचकांक (AHI) बीचको सम्बन्ध।फोटो क्रेडिट: वेन्जिङ फ्यान, चोङकिङ विश्वविद्यालय।

हाम्रो सेन्सरले पल्स र श्वासप्रश्वास संकेतहरूको सही र भरपर्दो रूपमा निगरानी गर्न सक्छ भनेर प्रमाणित गर्न, हामीले हाम्रो TATSAs र एक मानक चिकित्सा उपकरण (MHM-6000B) बीचको नाडी र श्वासप्रश्वास संकेतहरूको मापन परिणामहरू तुलना गर्न प्रयोग गर्यौं, जसलाई चलचित्र S8 मा वर्णन गरिएको छ। र S9।पल्स वेभ मापनमा, मेडिकल इन्स्ट्रुमेन्टको फोटोइलेक्ट्रिक सेन्सर एउटी केटीको देब्रे हातको औंलामा लगाइएको थियो, र यस बीचमा, हाम्रो TATSA उनको दाहिने हातको औंलामा लगाइएको थियो।दुई अधिग्रहित पल्स वेभफॉर्महरूबाट, हामीले देख्न सक्छौं कि तिनीहरूको रूपरेखा र विवरणहरू समान थिए, यसले संकेत गर्दछ कि TATSA द्वारा नापिएको पल्स चिकित्सा उपकरणले जत्तिकै सटीक छ।स्वासप्रश्वास तरंग मापनमा, मेडिकल निर्देशन अनुसार एक युवकको शरीरमा पाँचवटा इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफिक इलेक्ट्रोड जोडिएको थियो।यसको विपरित, केवल एक TATSA सीधा शरीरमा बाँधिएको थियो र छाती वरिपरि सुरक्षित थियो।सङ्कलन गरिएको श्वासप्रश्वास संकेतहरूबाट, यो देख्न सकिन्छ कि हाम्रो TATSA द्वारा पत्ता लगाएको श्वासप्रश्वास सङ्केतको भिन्नता प्रवृत्ति र दर चिकित्सा उपकरणद्वारा संगत थियो।यी दुई तुलनात्मक प्रयोगहरूले पल्स र श्वासप्रश्वास सङ्केतहरूको अनुगमनको लागि हाम्रो सेन्सर प्रणालीको शुद्धता, विश्वसनीयता र सरलतालाई प्रमाणित गर्‍यो।

यसबाहेक, हामीले स्मार्ट कपडाको टुक्रा बनायौं र क्रमशः श्वासप्रश्वास र नाडी संकेतहरूको निगरानी गर्न पेट र नाडीको स्थानमा दुईवटा TATSA स्टिच गर्यौं।विशेष रूपमा, एक विकसित डुअल-च्यानल WMHMS पल्स र श्वासप्रश्वास संकेतहरू एकै साथ क्याप्चर गर्न प्रयोग गरिएको थियो।यस प्रणाली मार्फत, हामीले सुत्दा (चित्र 5D र चलचित्र S10) र बसिरहेको बेला (चित्र S26 र चलचित्र S11) हाम्रो स्मार्ट कपडा लगाएका 25 वर्षीय पुरुषको श्वासप्रश्वास र नाडी संकेतहरू प्राप्त गर्यौं।प्राप्त श्वासप्रश्वास र पल्स सिग्नलहरू मोबाइल फोनको एपीपीमा ताररहित रूपमा पठाउन सकिन्छ।माथि उल्लेख गरिए अनुसार, TATSA सँग श्वासप्रश्वास र नाडी संकेतहरू कब्जा गर्ने क्षमता छ।यी दुई शारीरिक संकेतहरू पनि SAS चिकित्सा रूपमा अनुमान गर्न मापदण्ड हुन्।तसर्थ, हाम्रो TATSA पनि निद्राको गुणस्तर र सम्बन्धित निद्रा विकारहरूको निगरानी र मूल्याङ्कन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।चित्र 5 (क्रमशः E र F) मा देखाइए अनुसार, हामीले लगातार दुई सहभागीहरूको नाडी र श्वासप्रश्वासको तरंग नाप्यौं, एक स्वस्थ र SAS भएका बिरामी।एपनिया नभएको व्यक्तिको लागि, मापन गरिएको श्वासप्रश्वास र पल्स दर क्रमशः 15 र 70 मा स्थिर रह्यो।SAS भएका बिरामीहरूको लागि, 24 s को लागि एक अलग एपनिया, जुन एक अवरोधकारी श्वासप्रश्वास घटनाको सङ्केत हो, अवलोकन गरिएको थियो, र स्नायु प्रणालीको नियमनका कारण एपनियाको अवधि पछि हृदयको दर अलिकति बढेको थियो (49)।संक्षेपमा, हाम्रो TATSA द्वारा श्वासप्रश्वास अवस्थाको मूल्याङ्कन गर्न सकिन्छ।

पल्स र श्वासप्रश्वास संकेतहरू मार्फत SAS को प्रकारको थप मूल्याङ्कन गर्न, हामीले पल्स ट्रान्जिट टाइम (PTT) को विश्लेषण गर्‍यौं, एक स्वस्थ मानिस र बिरामीको परिधीय भास्कुलर प्रतिरोध र इन्ट्राथोरासिक दबाब (खण्ड S1 मा परिभाषित) मा परिवर्तनहरू प्रतिबिम्बित गर्ने एक गैर-आक्रामक सूचक। SAS।स्वस्थ सहभागीको लागि, श्वासप्रश्वासको दर अपरिवर्तित रह्यो, र PTT 180 देखि 310 ms (चित्र 5G) सम्म अपेक्षाकृत स्थिर थियो।यद्यपि, SAS सहभागीको लागि, PTT एपनिया (चित्र 5H) को समयमा 120 देखि 310 ms सम्म लगातार बढ्यो।यसरी, सहभागीलाई अवरोधक SAS (OSAS) को निदान गरिएको थियो।यदि एपनियाको समयमा PTT मा परिवर्तन घट्यो भने, यो अवस्थालाई केन्द्रीय स्लीप एपनिया सिन्ड्रोम (CSAS) को रूपमा निर्धारण गरिनेछ, र यदि यी दुई लक्षणहरू एक साथ अवस्थित छन् भने, यो मिश्रित SAS (MSAS) को रूपमा निदान गरिनेछ।SAS को गम्भीरता मूल्याङ्कन गर्न, हामीले सङ्कलन संकेतहरू थप विश्लेषण गर्यौं।PTT उत्तेजना सूचकांक, जुन प्रति घण्टा PTT उत्तेजनाहरूको संख्या हो (PTT उत्तेजना ≥3 s को लागि ≥15 ms को PTT मा गिरावटको रूपमा परिभाषित गरिएको छ), SAS को डिग्री मूल्याङ्कन गर्न महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ।एपनिया-हाइपोप्निया इन्डेक्स (एएचआई) SAS को डिग्री निर्धारण गर्नको लागि एक मानक हो (एप्निया भनेको श्वासप्रश्वासको अन्त्य हो, र हाइपोप्निया अत्यधिक उथले सास फेर्न वा असामान्य रूपमा कम श्वासप्रश्वास दर हो), जुन प्रति एपनिया र हाइपोप्नियाको संख्याको रूपमा परिभाषित गरिएको छ। सुत्ने बेलाको घण्टा (AHI र OSAS को मूल्याङ्कन मापदण्ड बीचको सम्बन्ध तालिका S2 मा देखाइएको छ)।AHI र PTT उत्तेजना सूचकांक बीचको सम्बन्धको अनुसन्धान गर्न, SAS का साथ 20 बिरामीहरूको श्वसन संकेतहरू चयन गरियो र TATSAs सँग विश्लेषण गरियो।चित्र 5I मा देखाइए अनुसार, PTT उत्तेजना सूचकांक सकारात्मक रूपमा AHI सँग सम्बन्धित छ, किनकि निद्राको बेला एपनिया र हाइपोप्नियाले रक्तचापको स्पष्ट र क्षणिक उचाइलाई निम्त्याउँछ, जसले PTT घटाउँछ।तसर्थ, हाम्रो TATSA ले एकै साथ स्थिर र सही पल्स र श्वासप्रश्वास संकेतहरू प्राप्त गर्न सक्छ, यसरी सम्बन्धित रोगहरूको निगरानी र मूल्याङ्कनका लागि हृदय प्रणाली र SAS मा महत्त्वपूर्ण शारीरिक जानकारी प्रदान गर्दछ।

संक्षेपमा, हामीले विभिन्न शारीरिक संकेतहरू एकैसाथ पत्ता लगाउन पूर्ण कार्डिगन स्टिच प्रयोग गरेर TATSA विकास गरेका छौं।यो सेन्सरले 7.84 mV Pa−1 को उच्च संवेदनशीलता, 20 ms को द्रुत प्रतिक्रिया समय, 100,000 चक्र भन्दा बढीको उच्च स्थिरता, र फराकिलो कार्य आवृत्ति ब्यान्डविथ फिचर गर्यो।TATSA को आधारमा, एक WMHMS मापन गरिएको शारीरिक मापदण्डहरू मोबाइल फोनमा प्रसारण गर्न पनि विकसित गरिएको थियो।TATSA सौन्दर्य डिजाइनको लागि लुगाका विभिन्न साइटहरूमा समावेश गर्न सकिन्छ र वास्तविक समयमा पल्स र श्वासप्रश्वास संकेतहरूको एकै साथ निगरानी गर्न प्रयोग गरिन्छ।यो प्रणाली स्वस्थ व्यक्तिहरू र CAD वा SAS भएका व्यक्तिहरू बीचको भिन्नता पत्ता लगाउन मद्दतको लागि लागू गर्न सकिन्छ किनभने यसको विस्तृत जानकारी कब्जा गर्ने क्षमता छ।यस अध्ययनले मानव पल्स र श्वासप्रश्वास मापन गर्नको लागि सहज, कुशल, र प्रयोगकर्ता-अनुकूल दृष्टिकोण प्रदान गर्‍यो, पहिरन योग्य कपडा इलेक्ट्रोनिक्सको विकासमा प्रगति प्रतिनिधित्व गर्दछ।

स्टेनलेस स्टील बारम्बार मोल्ड मार्फत पारित गरियो र 10 μm को व्यास संग फाइबर बनाउन को लागी फैलियो।इलेक्ट्रोडको रूपमा स्टेनलेस स्टील फाइबर व्यावसायिक वन-प्लाई टेरिलिन यार्नका धेरै टुक्राहरूमा घुसाइएको थियो।

एक प्रकार्य जनरेटर (Stanford DS345) र एक एम्पलीफायर (LabworkPa-13) एक sinusoidal दबाव संकेत प्रदान गर्न प्रयोग गरियो।एक दोहोरो दायरा बल सेन्सर (Vernier सफ्टवेयर र टेक्नोलोजी LLC) TATSA मा लागू बाह्य दबाव मापन गर्न प्रयोग गरिएको थियो।एक Keithley प्रणाली इलेक्ट्रोमिटर (Keithley 6514) TATSA को आउटपुट भोल्टेज र वर्तमान निगरानी र रेकर्ड गर्न प्रयोग गरिएको थियो।

AATCC परीक्षण विधि 135-2017 अनुसार, हामीले TATSA र पर्याप्त गिट्टीलाई 1.8-kg लोडको रूपमा प्रयोग गर्‍यौं र त्यसपछि तिनीहरूलाई नाजुक मेसिन धुने चक्रहरू प्रदर्शन गर्न व्यावसायिक लान्डरिङ मेसिन (Labtex LBT-M6T) मा राख्यौं।त्यसपछि, हामीले 25 डिग्री सेल्सियसमा 18 ग्यालन पानीले लान्डरिङ मेसिन भर्यौं र चयन गरिएको धुने चक्र र समय (आन्दोलन गति, 119 स्ट्रोक प्रति मिनेट; धुने समय, 6 मिनेट; अन्तिम स्पिन गति, 430 rpm; अन्तिम) को लागि धुने मेसिन सेट गर्यौं। स्पिन समय, 3 मिनेट)।अन्तिममा, TATSA लाई कोठाको तापमान 26 डिग्री सेल्सियस भन्दा माथि नभएको स्थिर हावामा सुक्खा टाँसिएको थियो।

विषयहरूलाई ओछ्यानमा सुत्ने स्थितिमा सुत्न निर्देशन दिइयो।TATSA मापन साइटहरूमा राखिएको थियो।एकचोटि विषयहरू मानक सुपिन स्थितिमा थिए, तिनीहरूले 5 देखि 10 मिनेटको लागि पूर्ण रूपमा आरामको अवस्था बनाए।पल्स सिग्नल त्यसपछि मापन सुरु भयो।

यस लेखको लागि पूरक सामग्री https://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/11/eaay2840/DC1 मा उपलब्ध छ

चित्र S9।COMSOL सफ्टवेयर प्रयोग गरेर 0.2 kPa मा लागू दबाब अन्तर्गत TATSA को बल वितरणको सिमुलेशन परिणाम।

चित्र S10।क्रमशः 0.2 र 2 kPa मा लागू दबाब अन्तर्गत सम्पर्क इकाईको बल वितरणको सिमुलेशन परिणामहरू।

चित्र S11।छोटो-सर्किट अवस्थाहरूमा सम्पर्क इकाईको चार्ज स्थानान्तरणको योजनाबद्ध दृष्टान्तहरू पूरा गर्नुहोस्।

चित्र S13।मापन चक्रमा निरन्तर लागू बाह्य दबावको प्रतिक्रियामा TATSA को निरन्तर आउटपुट भोल्टेज र वर्तमान।

चित्र S14।वाल दिशामा लूप नम्बर अपरिवर्तित राख्दा एउटै कपडा क्षेत्रमा लुप एकाइहरूको विभिन्न संख्याहरूमा भोल्टेज प्रतिक्रिया।

चित्र S15।पूर्ण कार्डिगन स्टिच र प्लेन स्टिच प्रयोग गरी दुई टेक्सटाइल सेन्सरहरूको आउटपुट प्रदर्शनहरू बीचको तुलना।

चित्र S16।1 kPa को गतिशील दबाव र 3, 5, 7, 9, 10, 11, 13, 15, 18, र 20 Hz को दबाव इनपुट आवृत्तिमा फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रियाहरू देखाउने प्लटहरू।

चित्र S25।विषय स्थिर र गति अवस्थाहरूमा हुँदा सेन्सरको आउटपुट भोल्टेजहरू।

चित्र S26।पेट र नाडीमा क्रमशः श्वासप्रश्वास र नाडी नाप्नका लागि एकैसाथ राखिएको TATSA देखाउने फोटो।

यो क्रिएटिभ कमन्स एट्रिब्युशन-गैरव्यावसायिक इजाजतपत्रको सर्तहरू अन्तर्गत वितरित खुला पहुँच लेख हो, जसले कुनै पनि माध्यममा प्रयोग, वितरण, र पुनरुत्पादनलाई अनुमति दिन्छ, जबसम्म नतिजाको प्रयोग व्यावसायिक फाइदाको लागि होइन र मौलिक कार्य ठीकसँग प्रदान गरिएको छ। उद्धृत।

नोट: हामीले तपाइँको इमेल ठेगाना मात्र अनुरोध गर्दछौं ताकि तपाइँले पृष्ठ सिफारिस गरिरहनुभएको व्यक्तिलाई थाहा छ कि तपाइँ उनीहरूले यो हेर्न चाहनुहुन्छ, र यो जंक मेल होइन।हामी कुनै पनि इमेल ठेगाना कब्जा गर्दैनौं।

वेन्जिङ फ्यान, क्विआंग हे, केयु मेङ, जुलोङ तान, झिहाओ झोउ, गाओकियाङ झाङ, जिन याङ, झोंग लिन वाङ द्वारा

स्वास्थ्य अनुगमनका लागि उच्च दबाव संवेदनशीलता र आरामको साथ ट्राइबोइलेक्ट्रिक अल-टेक्सटाइल सेन्सर विकसित गरिएको थियो।

वेन्जिङ फ्यान, क्विआंग हे, केयु मेङ, जुलोङ तान, झिहाओ झोउ, गाओकियाङ झाङ, जिन याङ, झोंग लिन वाङ द्वारा

स्वास्थ्य अनुगमनका लागि उच्च दबाव संवेदनशीलता र आरामको साथ ट्राइबोइलेक्ट्रिक अल-टेक्सटाइल सेन्सर विकसित गरिएको थियो।

© २०२० अमेरिकन एसोसिएशन फर द एडभान्समेन्ट अफ साइन्स।सबै अधिकार सुरक्षित।AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef र COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548 को साझेदार हो।