基于柔性压力传感阵列的坐姿监测与识别

不良坐姿会使人产生背痛等症状,而久坐会增加心血管疾病的患病风险,甚至危及生命。坐姿监测与识别能够提醒人们久坐后活动,帮助纠正不良坐姿。设计了一个基于柔性压力传感阵列的坐姿监测与识别系统,包括坐姿采集、压力数据可视化、坐姿分类及状态显示与提醒四部分。对比分析了传统机器学习识别一维数组和轻量级卷积神经网络识别图像数据的效果,实现对正坐、左倾、右倾、前倾、后倾、左二郎腿、右二郎腿7种坐姿的精准识别,准确率可达99.83%。根据坐姿识别结果提醒使用者纠正坐姿,并结合计时器记录提醒使用者久坐后活动。

基于双层平面螺旋电感的无线柔性压力传感器结构设计

新型柔性传感器在电子皮肤、智能纺织、柔性机器人等领域得到了广泛的研究。目前多数传感器需要连接刚性的采集电路,这限制了设备柔软性、舒适性和轻盈度的提升。提出了一种基于双层平面螺旋电感的柔性无线无源压力传感器。该传感包含三层柔性层:双层平面螺旋电感(天线层)、高磁导率铁氧体膜和弹性织物层。其中,双层平面螺旋电感层包括两个旋转方向相反的平面线圈,形成具有大电感量、大电容量的LC谐振器。外界压力载荷改变传感器的谐振频率,进而被外界接收线圈无线检测。通过研究四种双层螺旋电感天线层的结构设计,传感器的灵敏度最大可达到0.11 MHz/k Pa,检测距离达到18 mm。这种基于双层平面螺旋电感的柔性无线无源压力传感器打破了有线电气连接的限制,可在下一代医疗系统、智能机器人等领域中发挥巨大的应用潜能。

柔性压力传感技术及发展趋势

为了实现“治已病”向“治未病”的转变,用于人体健康监测的智能传感技术亟待研究。人体脉搏包含丰富的心血管系统参数,历来是临床健康评估的重要信息来源。因此,准确、有效地监测人体脉搏并分析其包含的生理健康参数,是预防和治疗心血管疾病的有效途径。随着传感技术、电子设备和人工智能的发展,可穿戴式的智能健康监测设备备受关注。为了实现随时随地的自主健康监测,越来越多的研究学者致力于柔性压力传感器在智能医疗领域的研究,旨在通过柔性传感器的设计,实现体表脉搏监测以评估人体心血管系统健康状况。根据传感器工作原理和结构的不同,介绍了用于人体体表脉搏监测的柔性压力传感器的最新研究进展,并对未来的柔性压力传感技术提出了展望。

熔融混炼制备柔性TPU/rGO介电层及其压力传感性能

为了探究熔融混炼制备弹性体/导电填料复合材料的压力传感性能及其应用价值,对良好生物相容性的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和氧化石墨烯(GO)进行熔融混炼,该过程中GO发生原位热还原,从而制得柔性TPU/还原氧化石墨烯(rGO)纳米复合材料。以此为介电层组装电容式压力传感器,并进行传感性能测试分析。结果表明,GO的掺杂可有效改善传感器的性能,1.0%GO质量分数时传感器的灵敏度为0.069 MPa^(-1)(0.06~2 MPa),明显高于未掺杂的(0.046 MPa^(-1)),这与GO掺杂显著提高介电层的介电常数有关。当GO含量过高时,传感器灵敏度反而降低,这可能与材料内rGO渗流网络形成有关。所研制的传感器响应性较好,以GO 1.0%质量分数为例,其响应时间约110 ms、迟滞误差1.4%、稳定性良好。该传感器可成功应用于人体手指点击和弯曲运动监测,在柔性可穿戴领域展现出良好的应用前景。

基于柔性阵列压力传感技术的跑步机步态特征获取系统

跑步机是目前比较流行的一种跑步运动工具,为进一步实现跑步机与不同人体特征的自适应控制,本文将柔性阵列压力传感技术与跑步机设计相结合,通过研究不同速度下训练者的步态特征,发现训练者是通过步频与步长的调整来适应跑步机设定速度的,为跑步机速度的设定提供了依据。

糖尿病足压力监测系统的设计与实现

糖尿病足是糖尿病最常见的并发症之一,该症状会使足部神经、血管病变,进而导致患者足底压力异常。为了预防糖尿病足,根据糖尿病足的主要特点,选用延展性很好的柔性传感器阵列,基于STC8H8K64U单片机设计了一个传感器密度高、传输速度快、精度高的足底压力监测系统。使用系统采集了600组足底压力数据,选用200 kPa作为压力异常阈值,计算了足底各个区域的异常点占比,并通过t检验得出了正常人左右脚压力异常点占比的范围。最后将压力数据以压力云图的形式在系统软件上显示出来,并显示各个区域的压力异常点占比及其是否处于正常区间内,为糖尿病足的监测预防提供了可靠性高的测试平台。