智能纺织品改善了hmi和医疗应用的设备连接

电子学的一个主要趋势是传感器、显示器和与人体无缝集成的智能设备的发展。

大多数可穿戴设备最终都连接到用户的智能手机上，并通过蓝牙或Wi-Fi信号传输所有数据。但随着用户佩戴的可穿戴设备越来越多，以及它们传输的数据越来越复杂，人们正在寻求更创新的连接方法。

新加坡国立大学(NUS)的研究人员提出了一种可穿戴设备互联的新方法。他们已经将导电纺织品整合到服装中，以便同时动态连接几个可穿戴设备。这种无线身体传感器网络允许设备以比传统技术强1000倍的信号传输数据，这意味着所有设备的电池寿命都大大提高。这些可穿戴设备的无线网络可用于人机界面(HMIs)、健康监测和其他医疗应用。

目前，几乎所有的身体传感器(如智能手表)都通过蓝牙和Wi-Fi等无线电波连接到智能手机和其他可穿戴电子产品。这些波向四面八方辐射，这意味着大部分能量都损失到了周围的区域。这种连接方式大大降低了可穿戴技术的效率，因为它的大部分电池寿命都消耗在尝试连接上。

提高效率

因此，来自健康创新与技术研究所(NUS iHealthtech)和新加坡国立大学工程学院的助理教授John Ho和他的团队希望将传感器之间的信号限制在离身体更近的地方，以提高效率。

他们的解决方案是用被称为超材料的导电纺织品来增强普通服装。这些超材料不是向周围空间发射波，而是能够产生“表面波”，通过衣服在身体周围无线滑动。这意味着设备之间的信号能量保持在身体附近，而不是向各个方向扩散。因此，可穿戴电子设备的耗电量比正常情况下要少得多，而且设备可以检测到更弱的信号。

“这项创新允许在功率降低1000倍的情况下在设备之间完美传输数据。或者，这些超材料纺织品可以将接收到的信号提高1000倍，这可以在相同的功率下为你提供更高的数据速率，”Ho说。事实上，设备之间的信号非常强，可以将智能手机的电量无线传输到设备本身，这为无电池可穿戴设备打开了大门。

至关重要的是，这种信号增强不需要对智能手机或蓝牙设备进行任何改变——这种超材料可以与设计频段内的任何现有无线设备一起工作。

更好的用户隐私

这种联网设备的方法也比传统方法提供了更多的隐私。目前，无线电波传输的信号距离佩戴设备的人只有几米远，这意味着个人和敏感信息很容易被潜在的窃听者窃取。通过将无线通信信号限制在距离身体10厘米以内，何某和他的团队创造了一个更安全的网络。

该团队拥有超材料纺织品设计的第一年临时专利，该设计由服装顶部的梳状超材料带和下面的无图案导体层组成。然后，这些条纹可以以任何必要的图案排列在衣服上，以连接身体的所有区域。这种超材料本身的成本效益很高，每米的价格在几美元左右，而且很容易买到。

“我们从一种特定的超材料开始，这种材料既平坦，又可以支持表面波。我们必须重新设计结构，使其可以在蓝牙和Wi-Fi频率下工作，即使在接近人体时也能表现良好，并且可以通过切割导电纺织品片来大规模生产。”

计算机模型设计

该团队的设计是在计算机模型的帮助下创建的，以确保在无线电频率范围内成功通信，并优化整体功效。然后，通过激光切割导电超材料，并用织物粘合剂粘在带状材料上，就可以制作出智能服装。

一旦制成，智能衣服可以折叠和弯曲，而对信号强度的损失最小，甚至可以切割或撕裂导电带，而不会抑制无线功能。这些衣服也可以像普通衣服一样清洗、晾干和熨烫。

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