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01
更贴合的口罩让你的脸更舒服更安全
自从新冠疫情爆发以来，我们原本的生活中多了一件可穿戴的新装备——口罩。口罩的佩戴是我们近年来一直在探讨的问题，怎样的佩戴方式更加舒适，更加方便，面对不同人群又有什么差异？
近日，麻省理工mit实验室发现，男性和女性在佩戴口罩时，口罩对于女性来说面部贴合度并不高，相比之下，男性戴口罩时面部贴合度很高。
外科口罩长期以来一直用于医疗保健领域，但目前来说口罩的使用场景变大了，人人都需要佩戴口罩，但是实际上口罩还是在医疗环境下佩戴会更舒适，因为口罩设计并没有考虑到全场景口罩佩戴的舒适性。戴口罩只有在正确佩戴口罩时才能有效阻隔细菌，完全紧贴面部。
麻省理工的研究团队想要通过向口罩内嵌入传感器来衡量在空气污染严重的地区戴口罩的有效性，目前测量口罩贴合度的唯一方法是使用称为面罩适合性测试仪的机器，该机器通过比较面罩内外的空气颗粒浓度来评估面罩贴合度。但是，这种类型的机器仅在医院等专业设施中可用，这些设施使用它们来评估适合医护人员的口罩。
麻省理工学院的团队希望创建一种对用户更加友好的便携式设备来测量口罩贴合度。Dagdeviren的实验室Conformable Decoders小组专门开发具有柔性，可拉伸的电子设备，可以戴在皮肤上或结合到纺织品中以检测来自身体的信号。他们希望这个口罩可以同时监测生物和环境条件，例如呼吸模式、皮肤温度、人类活动、口罩内的温度和湿度以及口罩的位置，包括人们是否正确佩戴口罩。
为了将这种想法实现，他们创造了一种设备叫做顺应性多模态传感器面罩（cMaSK），里面嵌入了可以测量各种参数的传感器，为了测量贴合度，cMaSK在面罩边缘周围有17个传感器，可以测量电容，可用于确定面罩是否在每个位置接触皮肤。cMaSK接口还具有测量温度，湿度和气压的传感器，可以检测说话和咳嗽等活动。设备内的加速度计可以显示佩戴者是否四处走动。
研究人员在一组五名男性和五名女性中测试了cMaSK，所有受试者都戴着口罩，研究人员在参与者进行各种活动（如说话、走路和跑步）时监测传感器的读数，他们还在各种温度条件下测试了传感器。
利用电容传感器获得的数据，研究人员创建了一个机器学习算法来计算研究中每个受试者的掩模贴合质量。这些测量表明，由于脸型和大小的差异，女性的口罩贴合度明显低于男性。但是，通过佩戴较小的外科口罩，可以稍微改善女性面部口罩的贴合性。研究人员还发现，其中一名留着胡须的男性受试者的面具贴合质量很低，这是因为在口罩和皮肤之间产生了间隙。
从某种角度上来看，未来这种传感器的应用范围可能会更加广泛，将来我们可以将这种传感器应用于口罩的定制化设计上，无论男女，无论年龄都可以根据自己的需要来定制购买自己的专属口罩，就像鞋子合不合适只有脚知道，口罩也是如此。
02
压力感应织物为未来衣物带来更多可能性
还记得在科幻电影中我们总能看到各种各样神奇的衣服，比如成龙主演的《燕尾服》中，里面的衣服有很多神奇的魔力，可以让主角能够拥有超能力。在现实社会中，我们的科技也在不断进步，目前我们的研究人员尝试在织物中加入各种各样的传感器来让我们周围的织物有更多的功能。
麻省理工学院的研究人员使用一种独特设计的塑料纱线来制造一种名为3DKnITS的针织纺织品，在织物上穿插着压力传感器。他们还将这种新型织物与硬件和软件系统（包括机器学习组件）配对使用，该系统可以测量和解释输入的压力传感器数据，并可以用它来预测人的运动过程。
他们提出了一种使用数字平板和圆机开发无缝且可扩展的基于压阻矩阵的智能纺织品的方法。通过组合和定制功能性和普通纱线，他们可以设计传感纺织品的电气和机械性能。通过结合熔融纤维，他们提出了一种通过热成型原理来生成符合人体的三维压阻织物结构的成型和个性化方法。它实现了坚固的纺织结构和紧密的接口，抑制了传感器因为形变而产生位移，最大限度地提高了精度，同时确保了舒适性。
对于这种新型织物，其中的压力传感器处于两条线相交的地方，可以保证压力传感器时刻处于活动状态。无线电路扫描并测量施加在每个传感器上的压力，压力输入在连接好的计算机屏幕上并显示为热图，之后将其图像反馈传送到深度学习系统，该系统可以被训练来预测姿势、姿势或运动。经过训练，研究人员声称该系统能够以99.6%的准确率对步行，跑步和俯卧撑等身体活动进行分类。它还能够以98.7%的准确率确定七个瑜伽姿势。
在他们的测试中，研究人员将纺织品连接到Minecraft视频游戏，将其用作在虚拟世界中移动的控制器。它可以检测用户是想向左还是向右移动，这取决于他们脚的压力以及他们是否想跳跃、行走或跑步。
该团队声称，他们还可以将这些纺织品制成袜子、袖子等。他们还可以通过3D扫描或3D打印人体部位进行定制，然后将纺织品加热以将其形成所需的形状。此外，该团队还将纺织品制成了某种魔毯，可以根据舞者的脚步来调节音乐的变化。更重要的是，未来还可以将这种织物应用到医疗保健领域，用来帮助病人进行康复训练。
03
用于互动编排音乐表演的电子纺织魔毯
不知道你是否在电子游戏厅看到过那些在跳舞机面前尽情舞蹈的人，一个简单的压力装置加上欢快的舞曲就会让游戏爱好者乐此不疲，而且近几年体感游戏也爆火，越来越多有趣的设备走入我们的生活，人们研究各种可以与我们产生交互的设备来满足我们的需求。
近年来，新型智能材料和数字化加工技术推动了纺织品设计、制造和应用的现代化和发展。纺织品的物理和功能特性现在可以根据纤维、环结构或粒子涂层的分辨率进行调整。这些纺织品可以从微观到宏观的尺度完全定制，并经过计算设计和制造，形成无缝和多功能的衣物。图案、形状、颜色、质地、厚度、弹性、透气性、导电性等参数均可定制化设计。
在2022年的MIDI创新大赛上，有一种由MIT媒体实验室设计的新型“乐器”在大赛上拔得头筹，这款乐器同样也是一种可以感应压力的织物，通过使用者的压力变化与使用者进行交互。这个“乐器”叫做Tapis Magique，它是一款压敏针织大型电子纺织地毯，可根据身体位置、姿势和手势生成三维传感器数据，并实时驱动沉浸式声音环境运行。
Tapis Magique探索了艺术和技术之间的创造性互动，并通过物理和数字连接强调了当代纺织品、舞蹈和音乐之间的深层情感联系。它为舞蹈家、编舞家和声音艺术家提供了一块可以自由创作的画布，让他们编写和创作自己的编舞作品。它还创造了一个听觉-手势联觉的环境，邀请并鼓励舞者和观众用Tapis来表达自己，因为他们体验到一种神奇的、具象的互动和活力，刺激他们的身体、听觉和思想。
在织物的制作过程中，机器针脚是由多层针织织物组成的。上面和下面的两层是由正交导电线矩阵组成的；中间层是一种针织压阻纺织品，这是压敏层，与导电矩阵接触，用来创建传感网格。压阻层由聚吡胺涂层的聚酯针织织物组成。由于压阻效应，施加到材料上的机械压力引起其电阻的变化，该变化由导电层不断读取数据。我们的地毯外皮长3米，宽1.5米，由于针织机的宽度限制，我们分两步制作，中间是缝在一起的。事实上，无论是上层还是下层，导电针织线在里面，外层可以绝缘，这样就可以尽量避免短路和减少来自环境的寄生物阻抗。
表面合成的毛绒绒的水貂纱线为用户提供了一种柔软的触感，给人一种亲密和舒适的感觉。热塑性纤维被加热，使多层针织织物融化成一个坚硬的表面，这样可以使其结构增强。此外，外层的纺织品中含有在黑暗中发光的纱线，在夜间表演可以产生很好的效果。
在功能材料、数字制造和沉浸式技术的时代，我们不仅可以将原有的纺织品作为原材料来重新设计和开发，为其赋予新的功能。我们还可以重新定义和改造它们，比如像其中加入一些传感器元件，来让这些原本静态的织物变成一种新的智能设备，成为我们皮肤能够交互的界面。这种新交互形式的产生源于新设备的产生，因此我们如果想要有更多的交互形式产生，我们就需要善于重新思考我们以往对物质的认知，重新思考它们与人类的关系，重新思考物质和非物质之间模糊的二元对立性，在那个时候物质和非物质的界限将不再清晰，随时可以实现相互转化。