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上海交大《AS》:受植物和蜘蛛启发!集成高性能光纤传感器的5G NB-IoT系统
出处:材料分析与应用  录入日期:2024-03-18  点击数:82

  1成果简介
  实时远程医疗检测可以解决老龄化社会到来导致的公共医疗资源短缺问题。然而,高性能传感器的需求和远距离信号传输与再现的严格要求阻碍了这种综合监测系统的发展。本文,上海交通大学杨斌  研究员团队在《ADVANCED SCIENCE》期刊发表名为“5G NB-IoT System Integrated with High-Performance Fiber Sensor Inspired by Cirrus and Spider Structures”的论文,研究报告了一种仿生裂纹弹簧纤维传感器(CSFS),其灵感来自蜘蛛腿和植物中的卷须,用于可拉伸和可编织的电子设备。
  外层弹簧状聚乙烯对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维表面的多层石墨烯跨尺度导电渗滤网络和印刷 Ag 使其具有 28475.6 的高灵敏度和 250% 以上的宽传感范围。Comsol 模拟了不同拉伸阶段的机电变化,以解释其响应机制。将 CSFS 融入织物中,实现了机器人控制的人机交互(HMI)。此外,结合 CSFS,还开发了 5G 窄带物联网(NB-IoT)系统,用于人体健康数据的采集、传输和再现,显示了该方法在人机通信接口、智能远程医疗康复和诊断监测方面的巨大潜力。
  2图文导读 

 

  图1、仿生裂纹弹簧耦合结构光纤传感器(CSFS)的设计

 

  图2、CSFS的制造和表征。

 

  图3、抗干扰稳定性和机电性能。


  图4、手势识别和控制的人机交互(HMI)系统

 

  图5、5G NB-IoT系统,用于智能远程医疗康复和诊断监测。
  3小结
   作者开发了一种具有高灵敏度和大感应范围的仿生柔性CSFS。利用 COMSOL 模拟了不同拉伸阶段的机电变化,解释了传感器的响应机理。可编织的CSFS非常适合集成到可穿戴电子设备中,用于HMI和健康监测,其多功能功能已通过我们的传感和机器人控制平台得到证实。我们进一步将CSFS集成到已有的5G NB-IoT系统中,实现了远程医疗数据采集、传输和再现,展示了其在高效远程医疗诊断这一新兴领域的巨大应用前景。希望这项工作能够在柔性电子的发展中证明有价值,特别是在人机通信界面方面,为老龄化社会和日益不足的公共医疗资源日益不足的背景下的智能远程医疗康复和诊断监测带来新的机遇。
  文献:

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