Bærbare polymerpiezoelektriske sensorer til moderigtigt tøj

Yoshiro Tajitsu fra Kansai University, Osaka, Japan, og Teijin Limited, Japan, har udviklet innovative bærbare piezoelektriske PLLA flettede ledningssensorer. Denne teknologi kan bruges som bærbare sensorer inden for mode, sportstøj, indretning, og sundhedspleje, områder, for hvilke konventionelle bærbare sensorer ikke kan bruges.

Berøringspanelskærme er allestedsnærværende. Det er svært at forestille sig at bruge smartphones, personlige computere, digitale ure, og andre moderne elektroniske enheder uden denne form for interface mellem mennesker og enheder. Imidlertid, på trods af spredningen af ​​berøringspaneludstyr er der stigende forskning i den næste generation af 'menneske-maskine'-enheder, som kunne bruges som tøj, såkaldte bærbare sensorer. "

Nu, i en innovativ tilgang, Yoshiro Tajitsu fra Kansai University, Osaka, Japan, og Teijin Limited, Japan, har udviklet verdens første bærbare piezoelektriske tekstiler bestående af en ledende kulfibergarn; piezoelektrisk polyktrisk poly-L-mælkesyre (PLLA) fibergarn og polyethylenterephthalat (PET) mellemkappe; og ledende ydre afskærmning af kulfiber (fig. 1).

De piezoelektriske PLLA flettede ledninger producerer elektriske signaler som reaktion på næsten enhver form for tredimensionel bevægelse, herunder bøjning og vridning. Vigtigere, disse stoffer af koaksial kabeltype er vævet i piezoelektriske flettede snore til elektromagnetisk afskærmning og høj følsomhed, så de ikke reagerer på miljøstøj fra mobiltelefoner og anden sådan elektromagnetisk interferens.

"Vores forskning er rettet mod at udvikle funktionelle beklædningsgenstande, undertiden omtalt som 'e-tekstiler, "" siger Tajitsu. "Vi mener, at bærbare mennesker-maskine-enheder vil gøre det muligt for mennesker at interagere med eksterne enheder naturligt, uden at blive begrænset eller hindret ved at skulle udføre komplicerede bevægelser, f.eks. at fokusere på et displaypanel for at stole på instruktioner. Også, 'e-tekstiler' skal være behagelige og fashionable for bredt accepteret accept. Disse ideer førte til udviklingen af ​​vores bærbare sensorer formet som traditionel japansk flettet snor eller Kumihimo brugt i Kimono. "

Anvendelser af piezoelektriske PLLA flettede snore

Professor Tajitsu og kolleger flettede tre typer traditionelle japanske dekorative knuder (Kame, Kicchyo, og Awaji) brugt som en del af traditionelle Kimonoer, der bæres af kvinder (figur 2) med PLLA flettede snore. "Vi analyserede størrelsen af ​​elektriske signaler, som vi kunne forvente for hver af disse tre knob, "forklarer Tajitsu." Vores endelige elementberegning viste, at hans største signal ville blive produceret af Kame- og Kicchyo -knuderne, og at svaret fra Awaji ved ville være meget lille. Så vi bruger Kame og Kicchyo knuder til potentielle applikationer. "

En af de unikke bærbare applikationer er for japanske Kimonos (figur 2), for eksempel at udløse en smart telefon til at tage en selfie. "Vi arbejder med modedesignere i Frankrig og Italien om design af tøj lavet med vores PLLA flettede snore, "siger Tajistu." Vi undersøger mulighederne for traditionelt japansk tøj som Kimono til kvinder med partnere i Japan. "Den piezoelektriske PLLA flettede snor kan bruges som bærbare sensorer, hovedsageligt inden for mode, sportstøj, indretning, og sundhedspleje, ved at udnytte dens fashionability og bærbarhed, som ikke kan opnås ved hjælp af konventionelle bærbare sensorer (fig. 3).

Sundhedspleje og overvågning af menneskers bevægelse er andre potentielle anvendelser af PLLA -flettede snore. For eksempel, Tajistu og kolleger har fremstillet dekorative halskæder med Kame og Kicchyo knuder, som med succes blev brugt til at overvåge pulsfrekvensen på grund af trykføling af halspulsårerne på hver side af halsen. Især pulssignalet blev ikke påvirket af bevægelser af hovedet eller andre dele af kroppen (figur 4). "Motivet føler ikke noget ubehag ved halskæden, så det er en meget nyttig bærbar enhed til overvågning af sundhedsydelser, "siger Tajitsu." I vores forsøg overførte vi signalerne til smartphones via Wi-Fi. Vi har også lavet snørebånd til sko til at overvåge bevægelse. Så dette er en moderne og meget kraftfuld teknologi til vidt forskellige applikationer. "