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常见问题

研究人员发明可穿戴型弹性光纤可精准测量到人们的每一次呼吸

更新时间  2022-04-27 23:24 阅读
本文摘要:谈到各种可穿着设备,其传感器所测量数据的精准度是一个很关键的因素,也是人们十分注目的一个性能。最近,来自清华大学精密测量技术和仪器国家重点实验室的ChangxiYang团队在《Optica》杂志上公开发表了一项研究,首次展示了一种有弹性的光纤,需要对人体大范围的运动展开传感。事实上,光纤传感器早就问世,并早已被应用于建筑物和桥梁的测量。

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谈到各种可穿着设备,其传感器所测量数据的精准度是一个很关键的因素,也是人们十分注目的一个性能。最近,来自清华大学精密测量技术和仪器国家重点实验室的ChangxiYang团队在《Optica》杂志上公开发表了一项研究,首次展示了一种有弹性的光纤,需要对人体大范围的运动展开传感。事实上,光纤传感器早就问世,并早已被应用于建筑物和桥梁的测量。

但是,值得注意的是,因为目前的光纤传感器多是由玻璃或是脆性塑料所做成的,如果几度变形,其将不会受到受损,因此其很难被应用于可穿着设备上,却是很多时候,人类的手、脚等部分都是倾斜或是应力的。为了解决问题“倾斜”这个问题,Yang和他的学生JingjingGuo和MengxuanNiu共同开发了一种由硅做成的纤维,是一种叫作凝二甲基硅氧烷(PDMS)的软聚合物。

在制作过程中,他们将液体硅胶成管状模具冷却到80℃40分钟,然后用于水压力推展纤维模具的一端生产了纤维。而在测试过程中,即使将PDMS重复剪切到长度加倍500次,其依然可以完全恢复到原本的长度。

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之后,研究人员将一种叫作罗丹明B的荧光染料混进硅胶中。当光线穿越纤维时,一些光被染料吸取——纤维剪切的越少,染料吸取的光就越少。

所以非常简单地用分光镜测量入射光,就能测量出有纤维被剪切或倾斜的程度,从而体现出有任何它所贴附的身体部位的运动情况。Yang回应:“所有的结果表明,光学突发事件传感器可以用来监测各种人类运动,并有可能为人机界面的探寻获取一种新的方法。”在最后的测试过程中,研究人员将这一纤维硬在橡胶手套上,然后穿着者倾斜和弯曲手指来监测它。

结果显示,哪怕是人们的排便或是说出时颈部肌肉的微小运动,该纤维都逆显露了非常不俗的成绩。


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