中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2018

专注于为医疗器械研发与生产服务

2018年 9月26日-28日 | 上海世博展览馆

如何制做智能服装

2017-02-17

有一天,我们或许可以把我们的心脏(节奏)戴在我们的袖子上。智能服装正在成为现实,这要归功于技术的重大进步。研究人员已经解决了一些困难,让智能服装的实现成为可能。荷兰艾恩德霍芬imec和Holst Centre开展的可穿戴设备研究集中在创造智能纺织品。这项研究的可能性令人兴奋。正如imec所指出的,“纺织品是可穿戴电子产品的完美平台:你可能会忘记戴上你的智能手表,但你永远不会忘记穿着你的(传感器)T恤。MD + DI期刊与霍尔斯特中心项目经理杰伦•布兰德(Jeroen Van den Brand)谈到了关于智能服装的研究工作。他解释了研究人员正在解决的几个挑战。请继续阅读有关如何制作智能服装的更多信息。

 

优势与挑战

Van den Brand指出,虽然他的团队在研究可穿戴设备以及智能服装,但在某些情况下,服装确实占有优势。

“衣服的最大优点是它覆盖了身体的大部分,这也意味着感测...对人体的大部分进行测量,如果你想测量一个真正高质量的心电图(ECG)信号。你必须可以接触身体的整个正面和背面,你可以选择最佳的尺寸和位置的电极,而腕带却是不可能做到的,”布兰德Van den Brand说。

他补充说,“如果你想监控跑步,人们移动腿部和腿部关节的方式......你必须通过将传感器集成到服装中来实现。

研发智能服装的两个主要挑战是确保电子设备在重复洗涤后仍然能够工作,并且衣服不能因为“智能”而变得笨重或不灵活。

布兰德(Van den Brand)解释道:“最大的挑战是可洗性……众所周知,当你多次洗涤衣物时,衣服会降解。电子设备没有降解机制,它只有工作或着不工作。要使电子设备保持稳定可靠,能在洗衣机中洗涤使用——这是第一个挑战。

他继续说,“人们可以接受把电子技术融入服装,但他们不接受它的体积变得笨重庞大,要真正使它具有服装的机械性能,这显然是第二个挑战。

打印电子学

这些挑战正在通过箔片系统技术来解决,更好地称为“打印电子学”。这种技术已经被用于作为身体上的贴片佩戴的心电图(ECG)监测装置,Van den Brand指出。“它已经用于医疗器械,所以这是一个强有力的支持论据,也可以尝试在这方面使用它,”他说。

为了保护电子设备,“我们在电子设备的两面层叠了一层非常薄的橡胶材料,”Van den Brand说。“这不会影响机械性能,但是它确实能保护电子设备,避免湿气直接进入电路当中。

以一个薄薄的橡胶状材料开始——25微米的厚度——作为一层基板。

电路模式

该团队研究了来自一些公司如DuPont公司的材料,Van den Brand说。 “[杜邦]开发的材料本质上就具有比普通的打印材料更好的可洗性。制造过程的下一步需要打印电路图案,Van den Brand说。这张照片显示了一条电子电路的基本电路图案。

用于其他组件的SiF

据imec表示,箔片系统技术用于制造传感器,有机发光二极管,太阳能电池和无源元件。

集成

除了打印电子设备之外,还需要使用硬质组件。芯片被组装在一条电路上。“你从塑料箔片开始,用导电油墨打印,并且打印传感器或执行器。微控制器通常装配在它的上面,”Van den Brand说。

 

集成示例

据imec表示,作为示例,团队展示了这种集成技术可以用于结合箔片和用于LED的传统组件。

 

灵活性

这张照片显示了包含了打印电子设备和集成电子设备的箔片的灵活性。

伸缩性

伸缩性是使智能服装可穿戴的另一个要求。根据imec表示,拉伸性是通过位于根特大学的相关实验室,微系统技术中心(CMST)完成的。把其描述为一种“基于电子元件之间蜿蜒结构的技术”,这使得电子设备可以伸长超过其原始长度的40%,imec说。

 

下一步是什么

imec指出,虽然已经满足了许多挑战,材料的可洗性仍然需要提升。今天,材料可以在约120华氏度下洗涤10次。

团队已经展示了基本原理和电子工作。 Van den Brand说,下一步是制作打印传感器,例如可以对心电图(ECG)信号进行非常敏感测量的电极。研究人员还计划将其他类型的传感器集成到服装中,如温度传感器。

虽然imec和Holst Center专注于研发,但该技术平台面向终端用户。根据Van den Brand,其中的一个终端用户计划在今年晚些时候推出基于这种技术的产品。

 

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