New Generation Wearable Antenna Based on Multimaterial Fiber for Wireless Communication and Real-Time Breath Detection
Notice bibliographique
Résumé
Smart textiles and wearable antennas along with broadband mobile technologies have empowered the wearable sensors for significant impact on the future of digital health care. Despite the recent development in this field, challenges related to lack of accuracy, reliability, user’s comfort, rigid form and challenges in data analysis and interpretation have limited their wide-scale application. Therefore, the necessity of developing a new reliable and user friendly approach to face these problems is more than urgent. In this paper, a new generation of wearable antenna is presented, and its potential use as a contactless and non-invasive sensor for human breath detection is demonstrated. The antenna is made from multimaterial fiber designed for short-range wireless network applications at 2.4 GHz frequency. The used composite metal-glass-polymer fibers permits their integration into a textile without compromising comfort or restricting movement of the user due to their high flexibility, and shield efficiently the antenna from the environmental perturbation. The multimaterial fiber approach provided a good radio-frequency emissive properties, while preserving the mechanical and cosmetic properties of the garments. With a smart textile featuring a spiral shape fiber antenna placed on a human chest, a significant shift of the operating frequency of the antenna was observed during the breathing process. The frequency shift is caused by the deformation of the antenna geometry due to the chest expansion, and to the modification of the dielectric properties of the chest during the breath. We demonstrate experimentally that the standard wireless networks, which measure the received signal strength indicator (RSSI) via standard Bluetooth protocol, can be used to reliably detect human breathing and estimate the breathing rate in real time. The mobile platform takes the form of a wearable stretching T-shirt featuring a sensor and a detection base station. The sensor is formed by a spiral-shaped antenna connected to a compact Bluetooth transmitter. Breathing patterns were recorded in the case of female and male volunteers. Although the chest anatomy of females and males is different compared, the sensor’s flexibility allowed recording successfully a breathing rate of 0.3 Hz for the female and 0.5 Hz for the male, which corresponds to a breathing rate of 21 breaths per minutes (bpm) and 30 bpm, respectively.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».