蘇黎世聯邦理工學院的“SonoTextiles”技術將普通織物轉化為智能可穿戴設備 —— 通過聲波監測動作、姿勢與手勢。

可穿戴技術正邁入一個全新時代 —— 其驅動力不再是傳統電子元件。

蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊成功研制出可監測呼吸的智能T恤，以及能將手部動作轉化為計算機指令的手套。在Daniel Ahmed教授的帶領下，研究人員通過一種創新方法將普通織物轉化為智能傳感器：利用玻璃纖維傳導的聲波來檢測觸覺、壓力與運動。這項突破性技術被命名為"SonoTextiles"（聲波織物）。

"雖然基于聲學的智能紡織品已有相關研究，但我們首次探索了玻璃纖維與多頻信號結合的方案，"論文第一作者王應強（音譯）在新聞稿中表示，"我們采用的超聲波頻率約100千赫茲 —— 遠超人類聽覺的20赫茲至20千赫茲范圍。"

織物感知頻率的奧秘

研究團隊以規律間距將玻璃纖維編織入織物。每根纖維一端裝有微型發射器發出聲波，另一端連接接收器監測波形變化。由于每個發射器使用獨特頻率，識別具體哪根纖維的聲波發生變化僅需極低計算量。這種方法有效解決了早期智能紡織品常見的難題 —— 傳統方案因需單獨評估每個傳感器位置，常面臨數據過載與復雜信號處理的困境。

當玻璃纖維彎曲或移動時，聲波傳導長度隨之改變，導致能量損耗。在T恤應用中，人體運動甚至呼吸都能觸發這種效應。"未來數據可直接實時傳輸至電腦或智能手機，"Ahmed教授解釋道。

會"對話"的智能纖維

目前該技術已在實驗室驗證成功。展望未來，SonoTextiles具備多重應用場景：

• 作為哮喘患者的智能襯衫，可實時監測呼吸并在緊急情況發出警報
• 運動員通過實時動作反饋優化表現并降低受傷風險
• 手語翻譯手套能即時將手勢轉化為文字或語音
• 提升虛擬/增強現實體驗，實現更自然的交互響應

"這項技術還能監測人體姿勢，作為輔助技術改善生活質量，"共同第一作者孫超超（音譯）補充道。希望矯正體態的用戶可獲得針對性反饋，輪椅使用者也能收到預防壓瘡的體位變更提醒。

盡管SonoTextiles日常應用前景廣闊，Ahmed教授指出其實用性仍有提升空間。實驗室環境中玻璃微纖維雖具良好聲傳導性，但日常使用可能易損。"關鍵在于我們可輕松替換為金屬纖維 —— 聲波在金屬中同樣高效傳播，"他透露團隊正朝此方向拓展研究。

下一步，研究人員計劃增強系統耐用性，并優化電子元件與織物的集成度。這項突破性技術將在保持低成本與低功耗的同時，實現更高精度、更佳舒適度與可洗滌性。

相關研究成果已發表于《自然·電子學》期刊。

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