滑动衣袖即可1.2米内安全支付,新型智能织物将传感器“穿”身上

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我们在购物时,使用智能手机“扫一扫”,听到“滴”的声音,结账完成。这种靠近读卡器的射频(RF)识别技术被称为“进场信号技术”(NFC)。

通常,NFC 存在识别距离短、功率低或需要直接连接终端等问题。随着技术的发展,智能织物相关技术越来越先进,可以“变身”传感器、显示屏、甚至还能发电。

近日,美国加利福尼亚大学欧文分校(University of California, Irvine,简称UCI)的工程师发明了的一种基于 NFC 原理,无需电池通信、成本低、高灵活性的高科技智能织物。并且,将进场信号的范围从传统的几英寸扩展到 4 英尺(约 1.2 米)以上。

该智能织物可“穿”在身上,使汽车通过它来识别车主的身份进而自动启动;在医疗领域,它能将传感器系统集成在有智能织物的病号服,持续地测量患者的健康数据。

图丨相关论文(来源:Nature Electronics)

11 月 11 日,相关论文以《用于近场多体区域网络的纺织集成超材料》(Textile-integrated metamaterials for near-field multibody area networks)为题发表在Nature Electronics[1]。

“穿”在身上的传感器

目前,在医疗领域,可穿戴传感设备为随时监测患者的健康数据提供了便利。但是,传感设备需要经常更换电池,并且这也为医护人员带来额外的工作负担。

该团队的智能织物传感设计受低成本的乙烯基服装启发,通过提出在智能织物上加入一种简便、多功能的磁电感应网络来解决这些需求。

并且,该网络可以被随意地设计、构建和扩展,以满足用户的需要。磁感应元件由离散的、平面的和灵活的无微电子环组成,其光谱行为稳定在人体效应下。因此,它们创造了一条可调节的力量/通信路径。

(来源:UCI)

“该纺织品制作简单,可以与有趣的可穿戴设计相结合。我们希望该技术不仅设计酷炫、价格便宜,而且还可以减轻现代电子产品给人们生活带来的负担。”该论文第一作者、UCI 电气工程与计算机科学专业博士阿米雷森·霍杰杰恩(Amirhossein Hajiaghajani)说。

研究人员将磁感应网络集成在纺织面料,用这种方法消除了以往柔性传感设备对复杂的缝纫技术和这些方法中所需的导线。这简化了制作工艺,并且导线的消除使该智能织物的成本大幅度降低,进而为大规模生产创造了条件。

“希望磁感应元件能够根据用户的要求可扩展到不同的频带,从而实现应用程序或特定于人员的传输。”该团队表示。

图丨从左至右:该论文通讯作者、UCI 电气工程和计算机科学助理教授彼得·陈(Peter Tseng)及 UCI 电气工程与计算机科学专业博士阿米雷森·霍杰杰恩(Amirhossein Hajiaghajani)(来源:UCI)

该团队创建的系统无需使用电池,能量收集应答器减少了用户的负担,通过消除电池和减少内存,允许持续监控和最小化节点大小。

在运动数据监测方面,使用该智能织物生产的裤子可在监测腿部的运动数据的同时,跟踪佩戴者的心率和其他数据。如果两个人穿着智能织物材料的衣服,通过通过简单的相互接触就可与外界进行信息的交互或共享,例如字母“high-five”。

图丨多应答器、多波应答器和纺织集成波导通信。a.衬衫和衬衫末端的顶部和下面的衬衫和裤子。NFC 阅读器从多个传感器接收信息,并连接到一个外部电池;b.人体活动的实时、短期、低速监测(来源:Nature Electronics)

此外,该团队使用了一种基于软件的时域多址访问(TDMA)方法来实现传感节点之间的切换。磁感应波通过导线连接,受控表面传播消除了需要多个近场天线或复杂的天线切换方案(需要有源微电子学)。这使得传统的 NFC 智能手机可以作为兼容的阅读器来运行。

该团队表示,“穿在裤兜里的 NFC 阅读器可以为放置在胸部、腹部、膝盖和脚踝上的现成传感器供电。”

滑动衣袖即可安全支付

霍杰杰恩指出,“使用这种智能织物,我们将不再需要用钥匙或单独的无线设备手动解锁汽车,佩戴者的衣服将成为打开设施大门的‘徽章’。”

并且在结账时,通过这种智能织物,不需要掏出手机或者银行卡就可以进行信息的识别,并通过单次触摸或滑动袖子进行安全支付。

该论文通讯作者、UCI 电气工程和计算机科学助理教授彼得·陈(Peter Tseng)解说道:“把手机放在口袋里,也许只要把你的身体跟其他纺织品或阅读器刷一下,电源和信息就可以从外界传输进入你的设备上或从你的设备上传输出去。”

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参考:

https://news.uci.edu/2021/11/16/uci-invention-lets-people-pay-for-purchases-with-a-high-five/

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