知能紡績品センサーはどれらがありますか?

インテリジェント紡績品とは、外部環境刺激に感応し反応する紡績品であり、インテリジェント調温紡績品、形状記憶紡績品、防水透湿紡績品、変色紡績品、電子情報インテリジェント紡績品などを含む。電子知能紡績品の主なユニットは、導電性紡績品、信号を収集するセンサ、駆動ユニット、および制御ユニットを含み、これにより、外部刺激に対して誘導、フィードバック、および応答することができる。センサに基づいて、環境やユーザーしか感知できない紡績品を消極的(受動的)知能紡績品と呼ぶ。環境刺激に反応し、センシング装置とアクチュエータ装置を統合できる紡績品を積極(アクティブ)知能紡績品と呼ぶ。所与の環境に適応するためにそれらの挙動を感知し、反応し、調整することができる紡績品を、高度な知能紡績品と呼ぶ。センサは信号を検出するための神経系を提供するので,受動知能材料ではセンサの存在が不可欠である。

　　センサは、フレキシブルまたはマイクロセンサを織物に埋め込むことによって、温度、圧力、変位、電流など多くの物理的または化学的刺激を誘導することができる検出装置である。現在、電子知能紡績品センサには主に歪センサ、圧力センサ、インダクタンスセンサ、光ファイバセンサがある。

ひずみセンサ

歪センサは主に心拍数、呼吸、血圧などの人体バイタルサインのモニタリングに用いられ、抵抗特性を有する繊維を集積することによって織物センサを製造することができる。織物は皮膚と接触する面積が大きいため、体の複数の部位で監視できることを意味する。このような抵抗センサは柔らかく、軽量で、感度が高く、体積が小さく、解像度が高く、織物と結合し、織物サイズに微小な変化が生じると、導電面積の変化が抵抗変化を招き、織物の変形を抵抗変化に変換し、信号分析によって人体パラメータを監視する。

　　人体の呼吸を検出するためのカーボンナノチューブセンサ

あつりょくセンサ

圧力センサは、受信した力学的信号を何らかの特定の方法で電気信号で出力するセンサであり、通常、力学的誘導元と変換装置から構成される。圧力センサは容量式センサと抵抗式センサに分けられる。

容量式センサは、印加圧力の変化に伴って容量が変化する原理によってセンシング作用を実現する。一般的には、繊維を基体とし、導電材料と誘電体を付加した繊維式容量センサと、織物を基体とし、中間に誘電体を加えて作製された織物式容量センサとがある。

抵抗式センサの応用は非常に広く、その動作原理は導電材料が圧力を受けると自身の抵抗が変化することである。この種のセンサをスマートウェアに用いると,微弱な圧力変化を受けると明らかな抵抗変化があるため,微小力の変化を測定して呼吸,脈拍などの生理的指標を反応させることができる。同様に、抵抗式センサは、繊維式センサと織物式センサに分けられる。繊維式抵抗センサによく用いられる導電材料は、カーボンナノチューブ、グラフェン、およびいくつかの非固有導電繊維である。織物式抵抗センサでは、導電性コーティングまたは導電性フィルム材料が一般的であり、衣類要求の柔軟性を有し、導電層が外面にあり、圧力の変化をより感度よく検出することができる。

　　指の動きを検出する抵抗式センサ

インダクタンスセンサ

インダクタンスセンサは、電磁誘導を利用して、圧力や人体の動作をコイルの自感係数とインダクタンス係数に変換して変化させるセンサであり、インダクタンス変位センサとも呼ばれる。インダクタンスセンサは変換原理によって自己誘導式と相互誘導式センサに分けられ、構造形式によって変間隙式、変断面式とソレノイド式センサに分けられる。インダクタンスセンサは解像度が高く、線形度がよく、測定範囲が広く、交流ゼロビット信号、高周波動的測定が望ましくないなどの欠陥があるが、他のセンサよりも人体監視類の知能紡績品に適している。特に、インダクタンスセンサのセンシングコイルに導電性紡績材料を用いる場合、金属コイルよりも柔らかく、スマート紡績品に適している。

ファイバセンサ

光ファイバセンサは,光ファイバの敏感特性を用いて外部物理量をモニタリングするセンサである。その原理は,光が光ファイバ中に伝搬すると,外部環境の変化が光波強度と偏光面の変化を引き起こすことである。光ファイバセンサは主に光源、検出器、光ファイバから構成され、現在広く使用されている光ファイバセンシング技術は主にマクロベンド光ファイバセンサ、マイクロベンド光ファイバセンサ、光ファイバBragg格子などがある。光信号パラメータの変化を医学設備の関連パラメータに変換し、そのマイクロベンド原理、マクロベンド原理、感度が高く、抗電磁干渉特性のため、紡績品と結合し、医療健康分野に応用するのに適している。電気センサに比べて,光ファイバセンサは医療分野における高磁場環境において明らかな優位性を有し,特に心拍数や呼吸速度などのモニタリングにおいて重要な役割を果たしている。

　　光ファイバと織物の結合