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用纤维传感器延伸人的感知力,「棉捷科技」认为最适合人类的可穿戴设备是"衣服"

发布日期:
2021-11-22

浏览次数:

501

来源:

创业邦

2012年,谷歌在开发者大会上第一次推出了着眼于未来的智能产品——谷歌智能眼镜Google Glass。2015年,苹果推出了自己的第一代智能手表——Apple Watch。在那个可穿戴设备刚起步的日子里,棉捷科技的创始人兼CEO黑勇认为,最适合人类穿戴的当然还是衣服。

棉捷科技创始人兼CEO黑勇

棉捷科技创立于2015年,专注于纺织品传感器的技术研发和生产。经过棉捷科技团队成员多年研发,公司目前已拥有了弹性纤维电极、纤维压力传感矩阵、纤维拉力传感器等核心技术成果。

bodyta纤维传感器是棉捷公司独家研发生产的一种柔性纤维传感器,在具有纺织品贴身无感、任意弯曲、可洗涤等特性的同时,能完成心电、脑电、压力、张力等信号的感知、传导、计算和控制。

棉捷科技的创始人兼CEO黑勇的办公桌上摆放的bodyta纤维传感器,长相颇似线团,每一根纤维细度仅为75旦尼尔,每一根纤维由16根微细纤维组成,而每根微细纤维的直径仅有人类头发的四分之一。

棉捷科技纤维传感器

黑勇告诉创业邦,“‘纤维传感器’这个词在之前是不存在的,是棉捷科技将它从这个世界中创造了出来。”

棉捷科技通过复杂的表面处理,使得电极纤维具备了高弹性低电阻的特性,制造过程中为了让衣服更加舒适无感,还采用了无缝一体织技术,也免去了面料缝合等传统流程,使传感纤维直接织造为成衣,实现了真正的无触感心电衣等智能服装。

然而,和衣服面料看似毫无差别的传感器能率先出现在中国也并非巧合,近年来,国外有越来越多的企业在柔性传感器上下功夫,但几乎都敝鼓丧豚。在黑勇看来,其中的原因有三个,第一个是中国目前纺织业的水平,无论从设备还是技术工人角度,都是人类纺织工业发展历史上的巅峰,而类似硅谷这样科技发达地区,已经丧失了纺织尤其是纤维产业,这势必导致国外企业在柔性碳基传感器的研发上丧失最根本的优势。

第二个原因是纤维传感器的成功研发实际上是纺织专业和电子工程专业两门学科交叉碰撞后的结果,而这样的交叉学科却十分少见,近乎没有。棉捷科技的核心团队CEO黑勇曾在英国攻读纤维及科技纺织专业,回国后创立了COTTON REPUBLIC,得到了BBC“留英归国成功创业典范”的专题报道。CTO张景淇在英国约克大学攻读电子工程专业,有10年的传感器研发经验,是柔性传感器领域的专家。两人将各自的所学碰撞在一起,才使得纤维传感器的诞生成为可能。

而纤维传感器真正的诞生,还存在着一个“硬伤”,即第三个原因——实验成本。黑勇告诉创业邦,“纺织和传感器这样的交叉学科是极其少的,即便交叉在一起了,前期实验投入成本也非常高,巨大的机器,动一次就要耗费30万元到50万元的成本,因此,在很长一段时间内,棉捷科技仍然会保留自己全球唯一拥有纤维传感器技术的优势。”

目前,最常见的柔性传感器就属薄膜压力传感器和光纤传感器。

薄膜压力传感器虽然制造成本低,但存在着不可折叠、抗水性较差的弊端,且只有10万多次的耐久度;光纤传感器也同样有着不可折叠和抗水性较差的弊端,耐久度则更低,只有2万多次。

棉捷科技打造的bodyta纤维传感器在技术原理上实现了质的变化,有效克服了以上弊端。

棉捷科技重构了尼龙的制备方式,使得尼龙“天生”具备了压阻电特性。棉捷科技用这种方式第一次将“纤维传感器”的理念带入传感器的世界。bodyta纤维传感器具有良好的柔韧度可弯折折叠,拥有超多点感知、耐水洗等优点,使得传感器拥有了更广泛的应用场景和更无感的使用体验。

如今,棉捷科技的bodyta纤维传感器技术已被小米等AIoT公司应用在了心电衣、床、人体工学椅等身体数据智能设备中。

其中的米家运动心电T恤,使用者穿上后可以实现实时测量心电图,并且结合了HRV算法,给使用者精准地规划运动,分析使用者的精神压力和身体疲劳程度,掌握人的运动状况。

HRV即心率变异性,即指逐次心跳周期差异的变化情况,或者说是指心跳快慢的变化情况,是由两个相邻的R-R间期时间长短决定的,即从第一次心动周期至下一次心动周期间的微小差异。这种变化情况里含有神经体液因素对心血管系统调节的信息,从而对心血管等疾病做出预警,将会成为预测心脏性猝死和心律失常的参考信息。

无感电极纤维

棉捷科技跟小米合作的小米8H智能AI床垫中,bodyta纤维传感器技术使得该床垫区别于传统的穿戴设备,彻底摆脱了有线连接和外界终端设备,在用户使用过程中能做到完全无感地收集睡眠数据,进行呼吸监测、防猝预警、离床时长预警等多项生命体征监测与危险预警。同时,小米8H智能AI床垫能通过这些呼吸、体动、睡姿等多维度收集到的数据,找到睡眠规律。

小米坐姿检测椅可以监测到人和椅子的接触时常以及接触面积,来矫正人的坐姿,并用震动提示人们不要久坐。将于2022上市的智能跑步机,拥有底部压力静态测量、动态步态测量与分析、足型分析、运动健康规划、步频检测、运动损伤监测预警、脚感控速和智能变速等各种功能。

bodyta纤维传感器技术使得新能源汽车和豪华汽车的智能座舱计划成为了可能。目前,棉捷科技已经和多家智能汽车及汽车座椅制造商针对零重力座椅和自适应座椅展开了合作,产品有望在2022年首次亮相,届时,有2048个传感器指挥的真零压差座椅,会给驾驶者和乘用者带去不一样的体验。

在纤维有了质的突破后,就可以被带到生活的各个领域,可以应用在衣服、床垫、办公椅、汽车座椅上,也可以用在鞋子里矫正人们走路、跑步的姿势,以保护我们的关节。

除了和AIoT企业的合作外,棉捷科技的bodyta纤维传感器技术还被广泛应用于宇航、军事、汽车、医疗等领域,与军科院、301医院、探月计划等单位和项目均有合作。

米家心电衣

如今,棉捷科技通过数年的自主研发,已拥有了5项发明专利以及13项实用新型专利。核心团队成员均是纤维科技、传感器和人工智能等方面的专家,在领域内有长达数十年的从业经历。

未来,棉捷科技还计划和更多领域合作,例如让智能床垫走进养老院等。因为老人的很多疾病都是在夜间发生,比如呼吸暂停、夜间脑梗发作,或者丧失语言表达的能力,或者亲人不在身边,经常错过了最佳的抢救时间,这时候传感器就可以派上用场。

拿褥疮来举例,褥疮就是人的皮肤和床垫长时间接触,不透气,局部组织就会持续缺血、缺氧、营养不良而导致肉的溃烂坏死。棉捷科技的bodyta纤维传感器用2048个传感点就可以监测到床垫上的每一处和皮肤的接触情况,指挥气囊放气、充气,使皮肤和床垫分离、接触。气囊在皮肤和床垫长期接触的地方放气,在皮肤和床垫长期分离的地方充气,从而达到一个“零压差”的状态。

同理,由于该传感器能检测到人们与床垫上的接触情况、在床垫上的动作等,脑梗等疾病所呈现的异常状态也可以在该床垫上被检测出来。据黑勇表示,棉捷科技已经展开了和上海某家著名医院合作开发传感器床垫的工作,通过他们的bodyta纤维传感器技术来检测并及时预防老年人的一系列疾病。

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