从互联服装到智能电子产品再到 医疗组件,智能可穿戴设备的世界在不断发展。
智能可穿戴设备正变得无处不在,并且每天都在见证革命性的发展,推动了一个价值数十亿美元的行业。从用于收集诊断数据的 医疗可穿戴设备 、跟踪阳光照射的智能纹身,到监控脚步的智能鞋垫,技术进步正在推动可穿戴创新的界限。由于可穿戴行业仍然相对年轻,包括技术印刷商、设计师、工程师和系统集成商在内的功能性打印专业人士不断合作,研究新的工艺、材料、技术和测试方法。
除了智能手表的主导世界外,智能医疗可穿戴设备、服装、电子产品和传感器解决方案也出现了显着增长和兴趣。但是,在开发新的智能可穿戴设备时,有哪些常见的考虑因素呢?
生物相容性:
由于大多数可穿戴设备 都与皮肤直接或紧密接触,因此生物相容性对于确保用户安全至关重要。根据设备的预期用途,可穿戴基材和结构层中的化合物可能会暴露在汗水、雨水、湿气、防晒霜和驱虫剂中。全面了解各种外部因素的相互作用对于消除不必要的风险(例如皮肤过敏、过敏反应和刺激)至关重要。虽然没有规范所有可穿戴设备的生物相容性的行业标准,但 ISO 10993 为 可穿戴医疗设备提供了一个框架。
电源管理:
有效的电源管理仍然是开发可穿戴解决方案的一大障碍。薄而紧凑的电池通常意味着电池寿命更短,公司一直在努力延长设备的电池寿命,使其至少持续一个使用周期。虽然在使用小型轻便设备时空间是一个巨大的限制,但公司正在通过使用太阳能电池或利用佩戴者的身体运动和体热为电池供电来收集能源。公司正在积极地将 Wi-Fi 连接与蓝牙通信模块进行交易,以实现高效的功耗,并通过电感器转向无线电源。对于大多数用于长期使用的可穿戴服装,电池必须易于更换或充电。
柔韧性和可拉伸性:
智能可穿戴设备,尤其是服装,容易受到很大的拉伸。柔性是可穿戴设备的基本外形尺寸,这使得柔性印刷电子产品成为人们积极寻求的替代品,以替代缝制在服装中的昂贵银线和纱线。根据最终应用,可穿戴基材需要在柔韧性、可拉伸性和稳定性之间取得适当的平衡。除了试验新基材外,该行业目前正在利用医用级材料,包括聚醚基热塑性聚氨酯 (TPU)、聚酯基 TPU、聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 以及氨纶、尼龙、弹性纤维和棉等织物。功能性油墨通常印刷在柔性基材上,当用户穿着或随着服装移动时,会发生一定量的拉伸。因此,油墨需要表现出可接受的电阻变化,并具有可重复的拉伸和恢复周期。
密封:
导电环氧树脂通常用于将组件应用到电路上,在处理可穿戴应用时通常不是一个可行的解决方案,因为它们在压力下往往会断裂。因此,应用表面贴装 LED 和有源 PCB 等其他组件可能具有挑战性。能够将电子元件顺利地集成到服装中,同时确保在弯曲、折痕和弯曲过程中的强粘合力,这是智能可穿戴设备成功的关键。
此外,用于长期使用的智能和医疗可穿戴设备必须可以安全地浸入水中而不会损坏电路,并且能够承受多次洗涤循环。实现防水密封并保护电源免受环境因素的影响,对于确保设备的最佳性能和耐用性至关重要。对于电子设备,入口防护 (IP) 等级规定了对固体和液体(包括灰尘和水)的防护程度。无论是将可拉伸材料与热塑性粘合剂基材熔合,还是将热熔胶应用于聚酯电路,热粘合都是可穿戴解决方案中最常见的密封方法之一。压敏胶 (PSA) 层压是另一种需要医用级胶粘剂将贴片直接贴在用户皮肤上的方法。TPU 覆膜、可印刷绝缘体和 PET 覆膜通常用于密封和灌封。
可穿戴技术行业正在向“智能系统”迈进,在这个世界里,从头到脚的所有设备都相互通信,以创建一个单一的生态系统。随着现有技术和流程的发展,该行业的新规范、标准和规范将逐渐发展。展望光明的未来,智能可穿戴设备在我们日常生活中的广泛采用和整合将继续增长。