Ana sayfa > Haberler > İçerik
Giysilerindeki Bilgisayarlar? Giyilebilir Elektronik için Bir Dönüm Noktası
Aug 22, 2018

Giyilebilir elektronik cihazlar geliştirmek için çalışan araştırmacılar bir kilometre taşına ulaştılar: 0.1 mm hassasiyetle devreleri kumaşa işleyebilirler - sensörler ve bilgisayar bellek cihazları gibi elektronik bileşenleri giysi içine entegre etmek için mükemmel boyut.

Bu ilerlemeyle, Ohio State Üniversitesi araştırmacıları, dijital bilgileri toplayan, saklayan veya aktaran giysiler olan fonksiyonel tekstillerin tasarımına doğru bir adım attılar. Daha fazla gelişmeyle, teknoloji akıllı telefonunuz veya tabletiniz için antenler, fitness seviyenizi izleyen antrenman kıyafetleri, sporcuların performansını izleyen spor ekipmanlarını, doktorunuza onun altındaki dokuların ne kadar iyi olduğunu söyleyen bir bandaj oluşturmasını sağlayabilir. şifa - hatta beyindeki aktiviteyi algılayan esnek bir kumaş kapağı.

Bu son madde, Ohio Eyaletindeki ElectroScience Laboratuarı'nın müdürü John Volakis'in ve araştırma bilimcisi Asimina Kiourti'nin soruşturmasıdır. Buradaki amaç, epilepsiden bağımlılığa kadar olan koşulları tedavi etmek için geliştirilmekte olan beyin implantlarının hastanın vücudunda harici kablolama ihtiyacını ortadan kaldırarak daha rahat hale getirmektir.

Ohio Eyaletindeki Elektrik Mühendisliği Bölümü'nden Roy & Lois Chope Başkanı olan Volakis, “Tekstil sektöründe bir devrim gerçekleşiyor” dedi. “İşlevsel tekstillerin iletişim ve algılama için uygun bir teknoloji olduğuna ve bir gün görüntüleme ve sağlık izleme gibi tıbbi uygulamalara sahip olduğuna inanıyoruz.”

Son zamanlarda, o ve Kiourti, patentli üretim yöntemini, iki yıl önce olabileceği gibi, maliyetin bir kısmına ve yarıya kadar prototip giyilebilir cihazlar oluşturmak için geliştirdiler. Yeni patentler beklemede, yeni sonuçları IEEE Antenleri ve Kablosuz Yayımlama Mektupları dergisinde yayınladılar.

Volakis'in laboratuarında, “e-tekstiller” olarak da adlandırılan işlevsel tekstiller, tipik bir masa üstü dikiş makinesinde - kumaş zanaatkârları ve hobileri- nin evde sahip olabileceği türden bir parça olarak yaratılıyor. Diğer modern dikiş makineleri gibi, bir bilgisayar dosyasıyla yüklenen bir desene bağlı olarak iplik otomatik olarak kumaşa işlenir. Araştırmacılar, ipliği, işlendikten sonra, geleneksel iplikle aynı dokunuş hissi veren ince gümüş metal tellerle değiştiriyorlar.

“Çok iyi bilinen bir teknoloji ile başladık - makine nakışı — ve biz, işlemeli şekilleri nasıl işlevselleştirebileceğimizi sorduk. Volakis, cep telefonları ya da sağlık algılayıcıları gibi, sinyalleri yararlı frekanslarda nasıl iletir? ”Dedi. “Şimdi, ilk defa, baskılı metal devre kartlarının doğruluğunu sağladık, bu nedenle yeni hedefimiz alıcıları ve diğer elektronik bileşenleri bir araya getirme hassasiyetinden faydalanmaktır.”

Nakış şekli, antenin veya devrenin çalışma frekansını belirler, Kiourti.

Örneğin, bir geniş bantlı antenin şekli, her biri birkaç inçlik karmaşık bir daire oluşturan, her biri yarım tırnaktan biraz daha büyük, yarım düzine birbirine geçen geometrik şekilden oluşur. Dairenin her bir parçası enerjiyi farklı bir frekansta iletir, böylece birlikte çalışırken geniş bir enerji spektrumunu kapsar - bu sayede cep telefonu ve internet erişimi için antenin “geniş bant” özelliği.

“Shape işlevi belirler,” dedi. “Ve bir uygulamadan diğerine ne tür bir şekle ihtiyacınız olacağını asla bilemezsiniz. Bu yüzden herhangi bir uygulama için herhangi bir şekil oluşturabilecek bir teknolojiye sahip olmak istedik. ”

Araştırmacıların ilk hedefi olan Kiourti, nakış işleminin hassasiyetini olabildiğince arttırmaktı ve bu da ince gümüş tel ile çalışmayı gerektirdi. Ama bu sorun yarattı, bu ince tellerde kalın teller kadar yüzey iletkenliği sağlayamadı. Bu yüzden ince ipliği, yüzey iletkenliğini ve dolayısıyla anten / sensör performansını artıracak olan nakış yoğunlukları ve şekilleri üzerinde çalışmak için bir yol bulmak zorundaydılar.

Daha önce, araştırmacılar, her biri 0.5 bükülmüş bir çapa sahip gümüş kaplı polimer ipliği kullanmışlardı, her bir iplik bir arada bükülmüş 600 hatta daha ince filamentlerden oluşuyordu. Yeni dişler sadece yedi filamentle yapılmış 0.1 mm çapındadır. Her filament, merkezde bakır olup, saf gümüş ile emaye edilmiştir.

Telleri makaranın ayak başına 3 sent maliyetle satın alırlar; Kiourti, yukarıda bahsedilen gibi bir tek geniş bantlı antenin işlenmesinin, anten başına yaklaşık 30 sent malzeme maliyeti için yaklaşık 10 fitlik iplik kullandığını tahmin ediyordu. Volakis ve Kiourti'nin 2014 yılında benzer antenler oluşturduğundan 24 kat daha ucuz.

Kısmen maliyet tasarrufu, nakış başına daha az iplik kullanmaktan kaynaklanmaktadır. Araştırmacılar daha önce anteni yeterince güçlü bir elektrik sinyali taşımak için kalın ipliği diğerinin üzerine iki katman halinde yığmak zorunda kaldılar. Ancak, Volakis'in geliştirdiği tekniği geliştirerek Kiourti, yeni, yüksek hassasiyetli antenleri sadece ince iplikten işlemeli tek bir katmanda yaratabilmiştir. Şimdi bu süreç yarım sürüyor: yukarıda belirtilen geniş bantlı anten için sadece 15 dakika.

Ayrıca, işlemeli antenler ve devrelere parça eklemek için mikroelektronik imalatında yaygın olan bazı teknikleri de bünyesine kattı.

Bir prototip anten bir spiral gibi görünür ve cep telefonu sinyal alımını iyileştirmek için giysiye işlenebilir. Başka bir prototip, lastik içine yerleştirilmiş entegre RFID (radyo frekansı tanımlama) çipine sahip, gerilebilir bir anten, teknoloji için uygulamaları giyimin ötesine taşır. (İkinci nesne, lastik üreticisi için yapılan bir çalışmanın parçasıydı.)

Kiourti, bir başka devrenin , Ohio e-tekstillerinin hem dekoratif hem de işlevsel olabildiğini göstermek için gümüş teller arasında işlem görmeyen koyu kırmızı iplik ve gri iplik ile Ohio State Block “O” logosunu andırıyor.

Dekoratif olabilirler, ancak işlemeli antenler ve devreler aslında işe yarar. Testler, 1 ila 5 GHz frekanslarında iletilen sinyaller arasında yaklaşık olarak altı inçlik bir işlemden geçirilmiş spiral antenin, mükemmel bir verimle olduğunu göstermiştir. Performans, spiralin geniş bant internet ve hücresel iletişim için uygun olacağını gösteriyor.

Diğer bir deyişle, sırtınızdaki gömlek, tuttuğunuz akıllı telefon veya tabletin alımını artırabilir veya sağlık veya atletik performans verileriyle cihazlarınıza sinyal gönderebilir.

Bu çalışma Ohio Eyaleti'nin endüstri ve hükümet için bir ulusal üretim merkezi olan Advanced Institute of America Institute'un kurucu ortağı rolüyle iyi bir uyum sergiliyor. Yaklaşık 50 üniversite ve endüstri ortaklarına katılan yeni kurum, bu ayın başlarında ABD Savunma Bakanı Ashton Carter tarafından açıklandı.

Syscom Advanced Materials, Columbus'ta Volakis ve Kiourti'nin ilk çalışmasında kullanılan ipleri sağladı. Bu çalışmada kullanılan daha ince iplikler İsviçreli üretici Elektrisola'dan satın alınmıştır. Araştırma Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilmektedir ve Ohio Eyaleti daha fazla gelişme için teknolojiyi lisanslayacaktır.

O zamana kadar, Volakis projenin bir sonraki aşaması için bir alışveriş listesi yapıyor.

“Daha büyük bir dikiş makinesi istiyoruz” dedi.

Orijinal makale iconnect007'den geliyor