私密直播全婐app免费大渔直播,国产av成人无码免费视频,男女同房做爰全过程高潮,国产精品自产拍在线观看

搜索:  
凱斯西儲大學曹長勇教授課題組《Adv. Mater. Interfaces》:用于呼吸監控和智能控制的自驅動人機交互傳感器
2022-07-09  來源:高分子科技

  據世界衛生組織(WHO)統計,全球約有10億人患有不同形式的殘疾。為改善殘障人士(包括其他行動不便的老人及其他病患)的生活質量,科研人員提出了多種輔助技術和工具來幫助他們使用各種設施或與外部環境交互。人機界面(Human-Machine-Interface, HMI)作為一種有效的交互手段,可以方便地連接人與機器實現信息的傳遞和交流,受到廣泛關注。傳統的HMI設備,如智能手表、智能手環、眼鏡、智能服裝等,主要基于肢體動作或語言實現控制交流,適合于正常健康人群或具有良好的控制和移動能力的殘疾人。但對于肢體功能嚴重受損的人,如四肢癱瘓或缺失、肌萎縮側索硬化癥(ALS)、閉鎖綜合征患者等,由于其無法通過肌肉運動或語言來表達自己的意圖,傳統的HMI并不能滿足需要。因此,開發新型的方便重度殘疾人使用的人機界面系統具有重要的現實意義和社會意義。


  近日,美國凱斯西儲大學曹長勇教授團隊開發了一種基于呼吸控制的人機界面系統。該系統集成了一款新設計的基于摩擦納米發電機(TENG)的呼吸傳感器和信號處理控制電路。其中,呼吸傳感器主要由一個用于固定HMI鼻端的小型軟固定器和兩個基于單電極模式的TENG(圖1)。研究團隊結合數值模擬和試驗測試詳細研究了彈性薄膜厚度、發電機面積和摩擦面距離等關鍵參數對HMI器件傳感性能的影響,并對器件設計進行了優化。在不影響正常呼吸的情況下,該裝置能夠有效地檢測呼吸狀況的變化,并根據不同的呼吸模式產生響應性電壓信號。結合簡易的信號處理電路,科研團隊實驗驗證了這一新的人機界面系統可以實時檢測使用者(如病人或老年人)的呼吸狀況,對出現的呼吸異常及時發出警報,并利用該裝置實現對智能家居設備和智慧基礎設施的控制和使用。該研究成果提供了一種低成本的呼吸監測和智能控制方式,為開發新一代適用于重度殘疾人和病人的人機界面系統奠定了基礎。 


1.基于呼吸驅動摩擦電傳感器的結構設計及工作機理a)基于摩擦電傳感器的人機界面系統示意圖。(b)摩擦電傳感器的結構示意圖。(cd)摩擦電傳感器的光學照片。(e)硅膠薄膜表面微結構的SEM照片。(f)摩擦電傳感器的工作原理示意圖。(g)摩擦電傳感器的電勢仿真模擬。 


2. 摩擦電傳感器的傳感性能a)基于不同摩擦電材料的傳感器的輸出信號。(b)摩擦電傳感器在不同驅動頻率下的輸出信號。(c)鼻孔與傳感器之間不同距離下摩擦電傳感器的輸出電壓。(d)不同Ecoflex薄膜厚度的傳感器輸出電壓。插圖顯示了制備的Ecoflex薄膜的橫截面視圖。(ef)輸出電壓信號隨間隙距離和間隔器尺寸的變化。(g)摩擦電傳感器在10,000次循環重復測試下的輸出電壓 


3. 實時的人體呼吸檢測。a)摩擦電傳感器測得的正常呼吸的輸出電壓信號。(b)輸出電壓隨不同呼吸模式的變化:緩慢、正常、快速和深呼吸。(c)不同呼吸模式下電壓信號的快速傅里葉變換(FFT)頻譜。(d)摩擦電傳感器從四個不同志愿者測得的輸出電壓。(e)四名志愿者的呼吸特征。(f)摩擦電傳感器在佩戴使用1 h后產生的輸出電壓信號。(g)摩擦電傳感器在不同臥床姿勢時的輸出電壓信號。 


4. 為重度殘障人士提供協助和監測的人機界面系統。(a)設計的基于摩擦電傳感器的人機界面系統原理圖。(b)摩擦電傳感器輸出信號,經過濾波放大后的電壓信號,和轉換后的觸發信號。(c)通過人機界面系統實現對家用電器的控制。(d)志愿者正常呼吸或停止呼吸時的傳感器信號和開關信號。(e)智能實時呼吸監測系統可以對使用者出現的呼吸驟停和呼吸障礙發出警報。當患者停止呼吸10秒時,會觸發警報,通知醫生或護理人員。


  該成果發表在國際知名期刊Advanced Materials Interfaces上。論文第一作者為逄堯堃博士(現為青島大學材料學院教授),通訊作者為美國凱斯西儲大學曹長勇教授。


  論文鏈接:Y. Pang, S. Chen, Y. Cao, Z. Huang, X. Xu, Y. Fang, C. Cao*. Self-powered multifunctional human-machine interfaces for respiratory monitoring and smart system control, Advanced Materials Interfaces, 2022, DOI:10.1002/admi.202201202.
  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/admi.202201202
  課題組網站:www.CaoGroup.org
版權與免責聲明:中國聚合物網原創文章。刊物或媒體如需轉載,請聯系郵箱:info@polymer.cn,并請注明出處。
(責任編輯:xu)
】【打印】【關閉

誠邀關注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞
主站蜘蛛池模板: 澜沧| 霸州市| 茂名市| 吴忠市| 盐津县| 玉门市| 洪江市| 尖扎县| 达尔| 象山县| 敦化市| 河北区| 肇东市| 高唐县| 鄂州市| 深圳市| 德昌县| 青浦区| 罗山县| 宁南县| 军事| 遂溪县| 宁河县| 丹东市| 通许县| 东丽区| 绥化市| 永靖县| 丹江口市| 吉木乃县| 曲松县| 凤翔县| 察哈| 芒康县| 沙田区| 石景山区| 河间市| 仁化县| 新昌县| 宽城| 镇安县|