دانلود تحقیق اثر گیج پارچه حلقوی پودی بر سیگنال تنفسی لباس هوشمند

انسان از ابتدای خلقت تا کنون، تنوع پوشش خود را از برگ درخت تا منسوجات هوشمند امروزی، اختیار نموده است.

در گذر زمان با فهم و کشف تکنولوژی های جدید و نیز شناسایی مواد خام موجود در طبیعت، توانسته است تا با بکار گیری دانش و امکانات موجود همواره رفاه بیشتر خود را فراهم سازد شاید روزگاری بافت منسوجی از جنس پنبه که بسیار لطیف باشد و بتواند به عنوان پوشش برای ادمی بکار رود، چندان قابل تصور نمی نمود و شاید افکار زمانهای قدیم برگ درختان را به عنوان پوشش خود به طور دائم متصور می شدند، یا شاید اگر ایده تولید و دست یابی به منسوج جدید، نیز به ذهن می رسید، باز این سئوال که حال چگونه میتوان برای مصرف کنندگان بسیار زیاد روی کره زمین این محصول را تولید کرد، تعللی در اوج گرفتن ایده های جدید ایجاد می نمود.
بشر در طول زمانهای گذشته همواره با اعجاز تجربه، بر ناباوری خود بر مسائل فایق آمده و همچنان در رشته های مختلف علمی و در سطوح مختلف، انقلابهای علمی ، دست باور را بر سبد دانشهای تحقق نیافته زده است.

در حوزه نساجی دیری نگذشته است که الیاف نوری، الیاف میکرو، الیاف نانو ، ...و به تازگی منسوجات هوشمند، حوزه های جدید کاری را برای محققین باز نموده¬اند.

بدیهی است اگرچه در بررسی هر کدام از این تکنولوژیها و کسب محصولات ناشی از هر کدام، همواره سئوالاتی چون آیا میتوان تعداد کثیر مصرف کنندگان را با این مصنوع جدید تامین نمود؟(همانگونه که انسانهای اولیه نیز به سختی می توانستند متصور شوند که روزی با احداث کارخانجات بافندگی بسیار زیاد، آدمیان را بتوان از پوشش برگ رهایی بخشید).
پس از اختراع ماشین بافندگی ژاکارد، ذخیره کردن داده ها و مکانیزه شدن آن پذیرفته شد و امروزه پس از گذشت 200 سال، ارتباط بین نساجی و کامپیوتر، ملموس شده است، و تولید منسوجاتی که قابلیت درک حرکات بدن و یا قابلیت گزارش دهی داشته باشند، در این راستا مظهر مشارکت این دو صنعت می¬باشند.
به منظور آگاه نمودن مردم از وضعیت سلامتی شخصی¬شان، پشتیبانی و اطلاع رسانی و سپس پیشرفتهای تکنولوژیکی باید در این راستا به¬کار برده شود، برای این منظور باید براحتی بتوان وسایل واسطه ای بین انسان و این ابزار را به¬کار گرفت.

با به¬کار گرفتن پارچه های چند منظوره،(که بطور متداول به الکتروتکستایل ها یا منسوجات هوشمند معروف هستند)، کسب یک زندگی سالم، ایمن، و راحت تر میسر می¬گردد.

لذا چنانچه هوشمندی منسوجات، با ویژگی پوشانندگی آن ترکیب شود، می¬تواند یک محصول سودمند را تولید نماید.
به¬طور خاص ، لباس هایی با قابلیت کشش و جمع شدگی، امکان پیگیری حرکات را دارند.

حس کننده ها و فعال کننده ها که در نساجی استفاده می شود، ممکن است به واسطه جریان برق کنترل شوند.
این ابزار تحت نظر داشتن بیمار در منزل از راه دور و یا کنترل فضانوردان، افراد کهنسال، و ارتباط کنترلی از طریق تلفن را به ما می¬دهد.

تکستایل های الکترونیکی می¬تواند مسیرهای جدیدی از بیومانیتورینگ ، توانبخشی و ....

را برای ما باز نماید.

در این مطالعه ارتباط متقابل نساجی و کامپیوتر و معرفی التزامات الحاق آنها در تولید منسوجات هوشمند بررسی خواهد شد.

منسوجات الکترونیکی E-textile یا smart fabrics نامیده می¬شوند، که نه تنها قابلیت پوشش (مانند سایر منسوجات) را دارد، بلکه امکان نمایش و یا پردازش شبیه سیستمهای ارتباطی بدون سیم را دارند.
در این مطالعه ارتباط متقابل نساجی و کامپیوتر و معرفی التزامات الحاق آنها در تولید منسوجات هوشمند بررسی خواهد شد.

منسوجات الکترونیکی E-textile یا smart fabrics نامیده میشوند، که نه تنها قابلیت پوشش (مانند سایر منسوجات) را دارد، بلکه امکان نمایش و یا پردازش شبیه سیستمهای ارتباطی بدون سیم را دارند.

فصل اول منسوجات هوشمند و بررسی تحقیقات انجام شده منسوجات هوشمند و علائم حیاتی بدن انسان معرفی منسوجات هوشمند منسوجات هوشمند، پارچه هایی هستند که ابزارهای الکترونیکی در آنها به کار رفته است.

اجزای الکترونیکی و وسایل ارتباط دهنده این اجزا (به همدیگر)، جزیی از پارچه هستند، و به همین دلیل کمتر قابل رویت میباشند.

بعلاوه اینکه، این منسوجات خیلی برای مالش و پیچ خوردن و یا درگیری با وسایل محیط مستعد نیستند.

نتیجتاَ این منسوجات می توانند در کاربردهای روزمره و به ویژه در جاهایی که حضور کامپیوتر برای انسان دست و پاگیر است، به کار روند.

در منسوجات هوشمند با توجه به نیاز مصرف کننده، قابلیت لازم در آن ایجاد میشود.

تعداد و موقعیت سنسورها و اجزای پردازشگر، با توجه به نیاز کاربر، در نظر گرفته شده و به ندرت در موقع طراحی ثابت فرض میگردند.

فضای کاری برای منسوجات هوشمند بسیار گسترده است و انتخاب هایی از قبیل نوع و ساختار نخ، بافتها، اجزای بهکار رفته، سیستم های نرم افزاری، تنوع شبکه اتصالات، میدان کاری گسترده ای را بوجود آورده است.

تهیه لباسی که سنسور به آن دوخته شده باشد و یا با تبحر در آن جاسازی شده باشد، بسیار گران است، در این راستا باید توجه داشت که : برای مصرف، اندازه های متفاوت مورد نیاز است.

هر منسوج با توجه به نوع کاربرد آن، استفاده خاص خود را دارد.

یافتن ناحیه مناسب برای نصب سنسور، روی سایز های متفاوت، کار مشکلی است.

در تولید لباسهای هوشمند، امروزه، جایابی سنسورها با سعی و خطا انجام میشود.

در بعضی ازمقالات سعی شده است[1] ، که یک قالب برای ارزیابی منسوجات هوشمند، (بدون ساخت قالب و لباس) طراحی شود.

یک منسوج هوشمند، یک شبکه اتصال را برای حس کردن و پردازش اجزا، با میزان کمتر مصرف انرژی (نسبت به روش بدون سیم) فراهم میکند.

البته خود پارچه هم میتواند به عنوان حس گر عمل نماید.(و این بسته به نوع الیاف به کار گرفته شده در منسوج است.) مواد بکار برده شده برای اینگونه منسوجات هوشمند باید دارای وزن کم، قابلیت تغییربه شکل های مختلف(به ویژه به شکل لیف)، و راحت بودن در تن، را داشته باشند.

اغلب این خواص عموماَ در سنسورهای استفاده شده، فعالگرها، اجزای الکترونیکی و منابع برقی به همراه حجم کوچک وجود ندارد.

چنین پارچه هایی، از قبیل حسگرهای اولیه، فعال کننده ها، الکتروتکستایل ها، به عنوان پارچه های جدید که از دانش بالا برخوردارند، مطرح هستند.

یک حوزه وسیع و کاربردی برای منسوجات هوشمند، تشخیص محیط کاربر و فعالیت های آن میباشد.

بنابراین طراحی یک قالب خاص برای منسوجات هوشمند، باید با لحاظ کردن محیط فیزیکی، به ویژه ماهیت سنسور، باشد.

با توجه به کاربرد چند جانبه آنها، قابلیت پوشش و انعطاف برای بدن را دارند، الکترو تکستایل ها برای خلق زندگی با کیفیت بالاتر مناسب هستند، و در بیودرمانی به عنوان ابزار بیومانیتورینگ ، توانبخشی، تلفن درمانی،و ...بهکار میروند.

امروزه منسوجات هوشمند در جایگاههای مختلف، نقش های مختلفی اجرا نمودهاند.

میتوان با توجه به نوع استفاده، تمامی منسوجات هوشمند را به دو دسته زیر تقسیم نمود: منسوجات قابل پوشش (منـــسوجات هوشمند قابل پوشش) این منسوجات در قالب لباس انسان طراحی شده اند و طبیعتاَ کاربرد آنها نیز در ارتباط با انسان و یا عملکرد انسان و یا برآورد شرایط اطراف انسان است.

منسوجاتی که برای ثبت حرکات سه بعدی بدن انسان (در استودیو های فیلم سازی ) به کار میرود، منسوجاتی که برای گزارش گرفتن از نیرو ها و نوع و زمان حرکات بدن فضانوردان در فضا استفاده میشود و لباسهایی که گزارش علائم سلامتی بدن انسان را بر روی یک گیرنده ثبت نمایند، همه مثالهایی از این نوع لباس هستند.

1-1-1-2- منسوجات صنعتی غیر قابل پوشش (منسوجات هوشمند غیر قابل پوشش ) منسوجاتی از قبیل فرشهای هوشمند که قابلیت گزارش دهی حرکات بدن بر روی فرش، (و یا وزن قرار گرفته بر روی فرش) را دارند، منسوجاتی که در بدنه هواپیما جهت گزارش دهی میزان فشار جوی وارد به بدنه و سایر پارامترهای مفید در هدایت هواپیما بکار میروند، منسوجاتی که در بدنه سدها برای گزارش دهی میزان فشار وارده بر سد بهکار میروند، منسوجاتی که در اعماق زمین جهت محاسبه نیروهای زمین لرزه ای به کار میروند، همه نمونه هایی از کاربرد منسوجات هوشمند در مصارف علمی صنعتی گوناگون هستند.

1-1-2- علائم سلامتی بدن مهمترین علائم مهم حیاتی بدن انسان که در سالهای اخیر مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته اند، عبارتند از : 1-1-2-1- ضربان قلب در واحد زمان 1-1-2-2- تعداد تنفس در واحد زمان 1-1-2-3- دمای بدن در زمانهای مختلف همچنین بررسی بر روی نحوه حرکت و یا میزان جابجایی اعضای بدن در مدت زمان درمان، خود از فاکتورهای مورد علاقه متخصصین مهندسی پزشکی می باشد.[2] 1-2- معرفی انواع سنسورها سنسورها ابزارهایی هستند که بر مبنای علمی خاص خود عمل نموده و میتوانند در اثر انجام یک عمل خاص ، واکنش متناسبی داشته باشند.

برای مثال یک سنسور میتواند در اثر اعمال فشار، میزان میلی ولت مشخصی را از خود ساطع نماید، که این میزان میتواند با پردازش و انجام محاسبات خاص، بیانگر یک پارامتر باشد، همانگونه که به وضوح مثال عینی این نمونه از سنسورها را میتوان در ترازوهای متداول مشاهده نمود.

در شناخت سنسورها آنچه مهم است پایداری نتیجه و یا به عبارتی تکرار پذیری نتیجه آزمون می باشد، البته باید توجه داشت که برای استفاده از سنسورها معمولا از روشهای مختلفی استفاده مینمایند، که یک روش متداول برای بکارگیری سنسورها ساخت مدار الکتریکی است که با قرار دادن سنسور در یک پل وتستون، بتوان از تغییرات ولتاژ حاصل شده در پل وتستون ، پارامتر مد نظر را بدست آورد.

بکارگیری سیگنال میتواند طبق الگوریتم زیر انجام شود: الف: دریافت سیگنال ب: تقویت سیگنال ج: نویز گیری سیگنال به روش سخت افزاری د: تیدیل آنالوگ به دیجیتال ه: دریافت توسط پردازشگر ی: نویز زدایی توسط روشهای پردازش سیگنال م: بکارگیری داده های حاصله بطور کلی با توجه به ضعیف بودن سیگنال خروجی از مدار، نیاز به تقویت سیگنال بوده، و پس از آن سیگنال را توسط یک کارت مبدل (آنالوگ) به دیجیتال، تبدیل نموده و از داده های بدست آمده استفاده میشود.

همانگونه که در سه الگوریتم فوق به وضوح ذکر شده است، عملیات نویز زدایی با توجه به سیستم الکترونیکی اعمال شده و نیز هدف از کاربرد سیستم، میتواند به شیوه نرم افزاری و یا نرم افزاری و سخت افزاری انجام شود.

اغلب سنسور های مفید برای سیستم های مجهز به سنسور به دو گروه تقسیم میشوند: الف) سنسورهای فعال ب) سنسورهای موثر یا اثر پذیر گروه اول سنسورهایی هستند که طبیعتاً انرزی ورودی را به یک اختلاف پتانسیل الکتریکی تبدیل میکنند.[2] گروه دوم سنسورهایی هستند که یک منبع جریان خارجی لازم دارند تا ورودی خود را به یک خروجی مفید (قابل استفاده) تبدیل نمایند.

این گروه عموماَ بر مبنای میزان تغییرات مقاومت در برابر عامل محرک (نیروی محرک) کار میکنند.

در واقع این گروه، همان سنسورهایی هستند که در نگاه کلی برای ایجاد تعادل در پل وتسون نیاز به یک منبع تغذیه اولیه دارد.

سنسورها از مواد مختلفی از قبیل پلیمرهای فعال شونده و یا فلزات حساس ساخته میشوند.

جدول(1-1) لیستی از پلیمرهای فعال شونده و کاربردهای عمومی آنها را نشان میدهد.

جدول 1-1- پر کاربرد ترین الکترواکتیوپلیمرها و ماکرومولکول های ارگانیک ونظیر غیر ارگانیک آنها برای سنسورهای اثرپذیر عوامل فیزیکی و وسایل مرتبط برای سنسورهای اکتیو در جدول (1-2) اورده شده است.

جدول (1-2) سنسورهای فعال مواد زیستی و غیر زیستی و توابع حساسیتی آنها در جدول آورده نشده است، و در مباحث بعدی به همراه مزایای کاربردشان در منسوجات هوشمند ذکر خواهند شد.

نمایش چندین پارامتر مورد نظر، به واسطه (روش های) استفاده از سنسورهای فعال و غیر فعال که در جدول(1-1) و جدول (1-2) آورده شده است در کاربرد منسوجات هوشمند مفید است.

همچنین محافظت در برابر عوامل مضر شیمیایی (گاز و مایعات مضر)، با استفاده از سنسورهای حساس به مواد شیمیایی، در پارچه ها، میتواند در هنگام مواجه شدن با ماده خطرناک مفید باشد.

(کاربرد این پارچه ها در آزمایشگاههای شیمی بسیار زیاد است.) به همین نحو، منسوجات حساس به دما، ترموالکتریک، یا پلی الکتریک میتوانند اندازگیری مداوم دما را انجام دهند، در حالیکه سنسورهای فتوالکتریک میتوانند میانگینی از مقدار خیلی زیاد یا خیلی کم تابش الکترومگنتیک را گزارش نمایند.

بکارگیری این سنسورها و سنسورهای جدید، مطمئنا برای درمان مفید است.

بنابراین بررسی و مطالعه روی زمینه هایی است که قابلیت تشخیص حرکات فیزیکی(و علائم حیاتی) بدن را به شکل سیگنال داشته باشد.

(که در اولین ستون از جــدول(1-3) آورده شده اند.) جدول 1-3- سیگنالهای بدن یا متغیرهای مورد نظر در منسوجات الکترونیکی، و وسایل حسگر پیشنهادی و بستر نساجی برای اجراسازی آنها مانیتورینگ پیوسته، به عنوان یکی از راهکارهای تشخیص و درمان موثر، یکی از کاربردهای این نوع وسایل در دارودرمانی و کسب سلامتی است.

سه گروه از ابزارهای حس کننده که ارتباط بیشتری با این بررسی دارند، عبارتند از: سنسورهای پیزورزیستیو سنسورهای پیزوالکتریک سنسورهای بیوالکترود گروه اول و دوم با توجه به کاربرد بیشتر در منسوجات هوشمند مورد بررسی قرار میگیرد.

اگرچه امکان کاربرد انواع مختلف سنسورها برای حس کردن وجود دارد، اما این