فیبر پیکسل دیجیتال حسگر لمسی رابط کاربری گرافیکی تعاملی پوشاک را فعال می کند

محاسبات پوشیدنی نوید تغییر تعامل انسان با اطلاعات را می دهد، با این حال رابط های کاربری گرافیکی معمولی (GUI) به نمایشگرهای مسطح و سفت و سخت ناسازگار با منسوجات متکی هستند که از الیاف یک بعدی تشکیل شده اند. علی‌رغم پیشرفت‌های اخیر 1، 2 در نمایشگرهای انعطاف‌پذیر و مبتنی بر فیبر، پل زدن این عدم تطابق ابعادی اساسی همچنان چالش‌برانگیز است زیرا رویکردهای موجود به طور طبیعی رابط‌های دیجیتالی آدرس‌پذیر، پرتوان و غنی از اطلاعات مورد نیاز برای رابط‌های گرافیکی تعاملی را فراهم نمی‌کنند.

در اینجا ما یک فیبر پیکسل دیجیتالی را ارائه می کنیم که پیکسل های آدرس پذیر را یکپارچه می کند، یک اتصال متداول محور انتشار مشترک برای مدارهای فیبر مقیاس پذیر و یک لایه حسگر کواکسیال برای محلی سازی لمسی در سطح فیبر. اجزای میکروالکترونیک و یک سیستم مسیر مقاومتی با گیت لمسی یک مدار خطی را تشکیل می دهند که هم به عنوان ستون فقرات نمایشگر تعاملی و هم به عنوان یک گذرگاه محاسباتی عمل می کند، در حالی که حسگرها و محرک های فیبر چندوجهی محیطی ورودی و خروجی فیزیولوژیکی، اینرسی، نوری و صوتی را امکان پذیر می کنند.

ما این فیبرها را در قسمت ساعد یک آستین لباس ادغام می کنیم تا یک رابط کاربری گرافیکی با صفحه نمایش 96 × 54 پیکسل، نرخ تازه سازی 30 فریم در ثانیه و عمق رنگ 8 بیتی ایجاد کنیم. از گرافیک پویا، پخش صوتی و تصویری یکپارچه، تبادل داده های بی سیم و عملکردهای محاسباتی تعاملی پشتیبانی می کند، در حالی که انعطاف پذیری، قابلیت شستشو، تنفس و استحکام مکانیکی منسوجات روزمره را حفظ می کند.

با ادغام نمایش، سنجش و محاسبات در یک فیبر واحد، این کار یک پلت فرم مقیاس‌پذیر برای منسوجات تعاملی ذاتی ایجاد می‌کند و مسیرهایی را به سمت لباس‌هایی باز می‌کند که به عنوان سیستم‌های محاسباتی کاملا یکپارچه عمل می‌کنند.

این یک پیش نمایش از محتوای اشتراک است که از طریق موسسه شما دسترسی دارد

به Nature و 54 مجله Nature Portfolio دیگر دسترسی داشته باشید

Nature+ را دریافت کنید، بهترین اشتراک دسترسی آنلاین ما

قیمت‌ها ممکن است مشمول مالیات‌های محلی باشد که در هنگام تسویه حساب محاسبه می‌شود

داده‌های منبعی که یافته‌های این مطالعه را پشتیبانی می‌کنند در GitHub در http://github.com/ZiangLi-NUS/GarmentGUI/tree/main/Source%20Data در دسترس عموم هستند. داده های منبع با این مقاله ارائه شده است.

کد تحلیلی که از مطالعه پشتیبانی می کند در GitHub در https://github.com/ZiangLi-NUS/GarmentGUI موجود است.

یانگ، دبلیو و همکاران فیبر منفرد جفت شده با بدنه، وسایل الکترونیکی نساجی بدون تراشه را امکان پذیر می کند. Science 384، 74-81 (2024).

شی، ایکس و همکاران. منسوجات صفحه نمایش بزرگ با سیستم های کاربردی یکپارچه شده است. Nature 591، 240-245 (2021).

Hirayama, R., Martinez Plasencia, D., Masuda, N. & Subramanian, S. نمایش حجمی برای ارائه تصویری، لمسی و صوتی با استفاده از تله گذاری صوتی. Nature 575، 320–323 (2019).

Harrison, C., Horstman, J., Hsieh, G. & Hudson, S. E. باز کردن قابلیت بیان نورهای نقطه ای. در Proc. کنفرانس SIGCHI در مورد عوامل انسانی در سیستم های محاسباتی 1683-1692 (انجمن ماشین های محاسباتی، 2012).

Lu, J. & Lopes, P. ادغام موجودات زنده در دستگاه ها برای اجرای تعاملات مبتنی بر مراقبت. در Proc. سی و پنجمین سمپوزیوم سالانه ACM در زمینه هنر نرم افزار و فناوری رابط کاربری. 28 (انجمن ماشین های محاسباتی، 2022).

هریسون، سی، بنکو، اچ و ویلسون، آ. دی. OmniTouch: تعامل چند لمسی پوشیدنی در همه جا. در P roc. بیست و چهارمین سمپوزیوم سالانه ACM در نرم افزار و فناوری رابط کاربری 441-450 (انجمن ماشین های محاسباتی، 2011).

چن، ام و همکاران. محاسبات پارچه: مفاهیم، ​​فرصت ها و چالش ها The Innovation 3، 100340 (2022).

راین، ام. و همکاران. فیبرهای دیود برای ارتباطات نوری مبتنی بر پارچه. Nature 560, 214–218 (2018).

لوک، جی و همکاران. الکترونیک دیجیتال در الیاف امکان استنتاج یادگیری ماشینی مبتنی بر پارچه را فراهم می کند. نات. اشتراک. 12, 3317 (2021).

مقاله ADS PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

پمپ های فیبر اسمیت، ام.، کاکوچیولو، وی و شیا، اچ برای سیستم های سیال پوشیدنی. Science 379, 1327-1332 (2023).

یان، دبلیو و همکاران تک فیبر پارچه های آکوستیک را از طریق ارتعاشات در مقیاس نانومتری فعال می کند. Nature 603، 616-623 (2022).

او، جی و همکاران. تولید مقیاس پذیر باتری های فیبر لیتیوم یون بافته شده با کارایی بالا. Nature 597، 57-63 (2021).

Leber، A. و همکاران. الیاف تراکم پذیر و رسانای الکتریکی برای سنجش فشار در سطح وسیع. Adv. کارکرد. ماتر 30, 1904274 (2020).

سونگ، اچ و همکاران. منسوجات فیبر OLED پایدار در برابر آب و آدرس دهی ماتریسی برای نمایشگرهای پوشیدنی با سطح انتشار بزرگ. npj الکترون انعطاف پذیر. 6، 66 (2022).

جئونگ، اس. ی. و همکاران. نمایشگرهای OLED مبتنی بر منسوجات تاشو و قابل شستشو با یک لایه کپسوله چند منظوره در دمای نزدیک به اتاق برای منسوجات الکترونیکی هوشمند. npj الکترون انعطاف پذیر. 5، 15 (2021).

چوی، اس و همکاران. OLED های پارچه ای با قابلیت چروک شدن چند جهتی برای نمایشگرهای نوع لباس. npj الکترون انعطاف پذیر. 4، 33 (2020).

Zhang، Y. و همکاران. منسوجات الکترونیکی الکترولومینسانس با جریان متناوب پوشیدنی با روشنایی بالا که توسط مجموعه لایه به لایه کاملا پاشیده می شود. Adv. کارکرد. ماتر 34, 2308969 (2024).

تیان، تی و همکاران منسوجات لومینسانس پروسکایت ضد آب و بادوام با مساحت بزرگ. نات. اشتراک. 14، 234 (2023).

چوی، اچ دبلیو و همکاران سیستم روشنایی/نمایشگر منسوجات هوشمند با دستگاه های فیبر چند منظوره برای خانه های هوشمند در مقیاس بزرگ و برنامه های کاربردی اینترنت اشیا. نات. اشتراک. 13, 814 (2022).

زو، جی و همکاران. یک سیستم نساجی الکترونیکی یکپارچه که قادر به نمایش تصاویر و فیلم های تمام رنگی است. علمی چین ماتر. 67، 3021-3028 (2024).

رن، بی و همکاران. دیودهای ساطع نور فیبر تمام رنگ بر اساس سیم های کوانتومی پروسکایت. علمی Adv. 10, eadn1095 (2024).

مقاله PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

لی، پی و همکاران صفحه نمایش فیبر فتوکرومیک چند رنگ پوشیدنی و تعاملی. نور: علم. Appl. 13، 48 (2024).

Cho, S., Chang, T., Yu, T., Gong, S. L. & Lee, C. H. گلدوزی ماشینی منسوجات ساطع کننده نور با نخ های الکترولومینسانس چند رنگ. علمی Adv. 10, eadk4295 (2024).

لی، اس و همکاران مونتاژ لگو مانند ماژول های فیبری برای منسوجات نمایشگر. ACS Appl. ماتر رابط های 15، 41688–41696 (2023).

Yang, H., Lightner, C. R. & Dong, L. نانوالیاف کواکسیال ساطع نور. ACS Nano 6, 622-628 (2012).

لیانگ، جی و همکاران. الیاف الکترولومینسانس قابل بافت و پوشیدنی با ساختار هم محور. Adv. الکترون. ماتر 3 , 1700401 (2017).

وی، ایکس و همکاران فیبر هوشمند با الگوهای چاپ شده به عنوان مدار سوئیچ منطقی چند آستانه ای تراشه مانند. نات. اشتراک. 16, 7314 (2025).

Lee, H. & Chun, Y. T. دیود نوری نقطه کوانتومی فیبرترونیک برای نساجی الکترونیکی. ACS Appl. نانو ماتر. 3، 11060–11069 (2020).

وانگ، ایکس و همکاران. ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی فیبر نیمه هادی نوع n فوق پایدار برای حسگرهای زیستی بسیار حساس. Adv. ماتر 36, 2400287 (2024).

یانگ، A. و همکاران. ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی پارچه ای برای حسگرهای زیستی. Adv. ماتر 30 , 1800051 (2018).

فن، اچ و همکاران. الیاف الکتروکرومیک بلند و پیوسته پردازش شده با پایداری چند محیطی. ACS Appl. ماتر رابط‌های 12، 28451–28460 (2020).

لی، اس و همکاران الیاف ساطع کننده نور قابل شستشو با آب و قابل انعطاف بر اساس ژل های الکتروشیمیایی. ACS Appl. ماتر رابط های 14، 17709-17718 (2022).

ژو، زی و همکاران. صفحه نمایش پارچه قابل نوشتن با مساحت بزرگ از طریق الیاف الکترولومینسانس موازی و جوهرهای دی الکتریک فعال در میدان. Adv. کارکرد. ماتر 36, e20712 (2026).

چن، ک. و همکاران. یک صفحه نمایش پارچه ای تمام رنگی با 122% وسعت sRGB با طراحی پیکسل های در هم تنیده سه رنگ اصلی. Adv. انتخاب کنید ماتر 13, e02380 (2025).

Mi، H. و همکاران پارچه الکترولومینسانس بافته شده توسط الیاف فوق کششی برای نمایش الگوی خودسرانه قابل کنترل. ACS Appl. ماتر رابط های 13، 11260–11267 (2021).

لی، جی و همکاران منسوجات الکترولومینسانس مستقل برای تعامل بصری و هشدار محیطی. نانو لت. 23، 8436-8444 (2023).

فو، ایکس و همکاران الیاف الکترولومینسانس قابل فعال سازی خود ترمیم شونده. نات. اشتراک. 15, 10498 (2024).

Wang, Z., Liu, Y., Zhou, Z., Chen, P. & Peng, H. به سمت سیستم های یکپارچه نمایش پارچه. نات. کشیش برق. مهندس 1، 466-477 (2024).

گوپتا، ان و همکاران. یک کامپیوتر تک فیبر شبکه های نساجی و استنتاج توزیع شده را فعال می کند. Nature 639، 79-86 (2025).

Sahasrabudhe, A. et al. فیبرهای میکروالکترونیک چند منظوره، مدولاسیون بی سیم مدارهای عصبی روده و مغز را امکان پذیر می کنند. نات. بیوتکنول. 42، 892-904 (2024).

هانت، سی و همکاران. FiberCircuits: یک چارچوب کوچک سازی برای تولید فیبرهایی که مدارهای مجتمع را تعبیه می کنند. در Proc. سی و هشتمین سمپوزیوم سالانه ACM در زمینه هنر نرم افزار و فناوری رابط کاربری. 130 (انجمن ماشین های محاسباتی، 2025).

هوانگ، اس و همکاران. ادغام قطعات الکترونیکی متعدد بر روی یک میکروفیبر به سمت یک پلت فرم نساجی الکترونیکی در حال ظهور. نات. اشتراک. 13, 3173 (2022).

گو، اف و همکاران. تغییر رنگ زاویه ای نمایشگرهای میکرو LED. انتخاب کنید Express 27, 746–757 (2019).

Hui, K. N. & Hui, K. S. ال ای دی های انباشته عمودی با تغییر رنگی رنگ. Curr. Appl. فیزیک 11، 662-666 (2011).

ژو، ایکس و همکاران. افزایش یکنواختی رنگ زاویه ای برای LED های مخلوط رنگ با معرفی یک لایه پوشش پخش کننده. IEEE Photonics J. 12، 1-12 (2020).

Naseer, S. et al. منسوجات الکترونیکی هوشمند در نانوکامپوزیت‌های پلیمری هوشمند (ویرایش‌های علی، ن. و همکاران) 395-412 (الزویر، 2023).

Zeng, W. et al. الکترونیک پوشیدنی مبتنی بر فیبر: بررسی مواد، ساخت، دستگاه‌ها و کاربردها Adv. ماتر 26، 5310-5336 (2014).

ما از حمایت مالی شورای ملی تحقیقات پزشکی (NMRC) و وزارت بهداشت سنگاپور استقبال می کنیم. ما همچنین از حمایت نهادی ارائه شده توسط گروه علوم و مهندسی مواد و کالج طراحی و مهندسی در دانشگاه ملی سنگاپور قدردانی می کنیم. ما از کیان چن برای کمک در آماده سازی پریفرم تشکر می کنیم.

T.K. توسط شورای ملی تحقیقات پزشکی وزارت بهداشت سنگاپور از طریق کمک های مالی MOH-001392-00 و MOH-001893-00 حمایت شد.

این نویسندگان به طور مساوی کمک کردند: هنگ فو، زیانگ لی

گروه علوم و مهندسی مواد، دانشگاه ملی سنگاپور، سنگاپور، سنگاپور

هنگ فو، زیانگ لی، سویتیکا چاتورودی، شیائیو ژانگ، شیائولنگ لی، کیانی لی و تورال خودیف

H.F و T.K. مطالعه را تصور کرد. H.F نوارها و پریفرم های پیکسل را طراحی و ساخت. H.F و Z.L. آزمایش‌های ترسیم حرارتی، و همچنین ویژگی‌های حسگر لمسی و نوری را انجام داد. H.F و X.L. آزمایش های مشخصه مکانیکی و دوام را انجام داد. H.F.، Z.L. و X.L. مشخصه نفوذپذیری را انجام داد. H.F و X.Z. منسوجات بافتنی را طراحی و آزمایش کرد و ساخت رابط کاربری گرافیکی پوشاک را تکمیل کرد. Z.L. و S.C مدارها و نرم افزار را توسعه دادند و توابع رابط کاربری گرافیکی لباس را پیاده سازی کردند. Z.L. و S.C.

عملکرد سطح سیستم رابط کاربری گرافیکی پوشاک را مشخص کرد. Q.L. به اصلاح رویکرد فنی کمک کرد. H.F و Z.L. داده ها را تجزیه و تحلیل کرد. H.F.، Z.L. و T.K. نسخه خطی را نوشت و اصلاح کرد. همه نویسندگان نتایج را مورد بحث و بررسی قرار دادند و در مورد مقاله نظر دادند. T.K. نظارت و هدایت مطالعه را بر عهده داشت.

طبیعت از شانشان یائو تشکر می‌کند که با پنگائو دونگ در این بررسی همکاری کرد. شیائومینگ تائو به خاطر مشارکتشان در بررسی همتایان این اثر. گزارش های بازبین همتا در دسترس است.

یادداشت ناشر Springer Nature با توجه به ادعاهای قضایی در نقشه های منتشر شده و وابستگی های سازمانی بی طرف باقی می ماند.

این فایل حاوی متن تکمیلی 1-6، شکل. 1-34، و جداول 1 و 2، جزئیات روش شناختی، توضیحات نظری، مشخصات دستگاه و سیستم، و پشتیبانی از داده های تجربی برای فیبر پیکسل دیجیتال و رابط کاربری گرافیکی پوشاک را ارائه می دهد.

میکرو توزیع لحیم کاری. نمایش میکرو توزیع خودکار لحیم کاری: قالب های LED در حفره های فرورفته با فاصله و جهت مشخص قرار می گیرند و به دنبال آن میکرو توزیع خودکار خمیر لحیم بر روی پدهای تراشه قرار می گیرد.

عایق زدایی قابل برنامه ریزی عایق‌زدایی با لیزر قابل برنامه‌ریزی سیم‌های آهنربا: یک لیزر قابل برنامه‌ریزی به طور انتخابی پوشش مینای دندان را در مکان‌هایی که دقیقا با ابعاد پد مطابقت دارند حذف می‌کند و تنها بخش‌های مسی مورد نظر را در معرض دید قرار می‌دهد.

بازخورد LED فعال با لمس. نمایش بازخورد LED فعال شده با لمس: تعامل مستقیم لمسی به نوری بدون الکترودهای مسطح یا معماری های اسکن دو بعدی فعال می شود. فشار دادن نقاط مختلف محوری روی فیبر پیکسل (لمس تک نقطه ای یا دو نقطه ای) خوانش های متمایز ADC را ایجاد می کند که ناحیه LED مربوطه را فعال می کند.

ترسیم حرارتی فیبر پیکسل نمایش فرآیند کشش حرارتی: یک نوار LED آدرس پذیر به طور مداوم از یک قرقره بالای سر تغذیه می شود و به طور غیرفعال توسط کشش تراکتور-غلتک به داخل کوره کشیده می شود. با نسبت کشش پایدار، نوار LED به آرامی در روکش نرم شده ECOC محصور می شود زیرا لایه CPE ناحیه حسگر را تشکیل می دهد و LED ها در طول تولید مداوم فیبر به طور پایدار عمل می کنند.

تست ضد آب فیبر پیکسل نمایش عملکرد ضد آب فیبر پیکسل: فیبر در حالی که کاملا در آب غوطه ور است به طور مداوم عملیاتی و پایدار می ماند و عملکرد ضد آب خود را نشان می دهد.

برنامه های رابط کاربری گرافیکی پوشاک نمایش عملکردهای رابط کاربری گرافیکی پوشاک. رابط نساجی پوشیدنی دارای یک سیستم منوی دو صفحه‌ای است که نشان‌دهنده ماشین‌حساب، سنجش دمای بدن، نمایش تصویر، پخش ویدیوی پایدار (30 فریم در ثانیه بدون صدا؛ 25 فریم در ثانیه با صدا)، بازخوانی قطب‌نما، کنترل صدا، انتقال بی‌سیم BLE و ویژگی‌های نمایشگر تطبیقی ​​مانند چرخش خودکار و تنظیم خودکار روشنایی

Springer Nature یا مجوز دهنده آن (به عنوان مثال یک انجمن یا شریک دیگر) حقوق انحصاری این مقاله را تحت توافقنامه انتشار با نویسنده(ها) یا سایر دارندگان حقوق دارند. آرشیو خود نویسنده نسخه خطی پذیرفته شده این مقاله صرفا تحت شرایط چنین توافق نامه انتشار و قوانین قابل اجرا است.

Fu، H.، Li، Z.، Chaturvedi، S. و همکاران. فیبر پیکسل دیجیتال حسگر لمسی رابط کاربری گرافیکی تعاملی پوشاک را فعال می کند. طبیعت (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-11128-9

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-026-11128-9

هر کسی که پیوند زیر را با او به اشتراک بگذارید، می‌تواند این محتوا را بخواند:

با عرض پوزش، پیوند قابل اشتراک گذاری در حال حاضر برای این مقاله موجود نیست.

ارائه شده توسط Springer Nature SharedIt ابتکار اشتراک محتوا