熱可塑性ポリウレタン（TPU）は、高性能ポリマーエラストマーとして分類されるため、歩行モニタリングセンサーの最適なベース材料となります。優れた引張強度、引き裂き強度、および高い伸長率のユニークな組み合わせを提供し、人間の動きによる機械的ストレス下でもセンサーが確実に機能することを可能にします。
TPUは、壊れやすい電子機器と人間の体の動的な性質との間のギャップを埋めるために必要な耐久性と弾性を提供します。その化学的安定性は、大量の発汗などの過酷なアスリート環境にさらされても、一貫したパフォーマンスを保証します。
動きの中での機械的性能
関節の伸展に耐える
歩行モニタリングには、動きを制限したり破損したりすることなく、体が動くのとまったく同じように動くことができる素材が必要です。TPUは高い伸長率を誇り、このタスクに独自の適合性があります。
高周波耐久性
歩行中や走行中、センサーは繰り返しストレスを受けます。TPUは約20パーセントの高周波伸長に耐えることができ、これは人間の関節運動の典型的な伸長範囲と完全に一致します。
構造的弾力性
この素材は、優れた引張強度と引き裂き強度を提供します。これにより、複雑なアスリートの動きに典型的なスナップバック力やねじれにさらされても、センサーはその構造的完全性を維持します。
環境安定性と長寿命
耐薬品性
ウェアラブルセンサーは、着用者の皮膚や汗に必然的にさらされます。TPUは、耐油性と化学的安定性に優れており、皮膚の油分や環境汚染物質による劣化を防ぎます。
長寿命の確保
発汗や物理的ストレスによる劣化に耐えるため、TPUはセンサーの動作寿命を延ばします。大量の発汗や激しい身体活動を伴う環境でも、時間の経過とともに信頼性を維持します。
アプリケーションの考慮事項
ストレッチ能力のマッチング
TPUは非常に弾力性がありますが、特に約20パーセントの伸長を処理できることが注目されています。エンジニアは、意図されたアプリケーションがこのしきい値を大幅に超える伸長を必要としないことを確認する必要があります。そうしないと、センサーの精度や回復に影響を与える可能性があります。
アプリケーション環境
TPUは、発汗に対する化学的安定性から選択されます。ただし、典型的な生体液（汗/油）以外の溶剤や化学物質にさらされるアプリケーションの場合、TPUグレードの特定の化学的適合性を検証する必要があります。
センサー設計の最適化
歩行モニタリング用の素材を評価する際は、特定のパフォーマンス要件を考慮してください。
- 主な焦点が機械的信頼性にある場合：TPUは、繰り返しの関節運動を生き残るために必要な高い引張強度と引き裂き強度を提供します。
- 主な焦点が環境耐久性にある場合：この素材の耐油性により、アスリートの使用中に大量の発汗によるセンサーの早期劣化を防ぎます。
TPUの物理的および化学的強度を活用することで、歩行モニタリングシステムが実際の条件下で一貫したデータを提供することを保証します。
概要表：
| 主な特徴 | 歩行センサーの利点 | パフォーマンスへの影響 |
|---|---|---|
| 高い伸長率 | 約20％の伸長に耐える | 自然な人間の関節伸展に一致 |
| 引張強度 | スナップバックとねじれに耐える | 動きの中でのセンサーの構造的完全性を保証 |
| 化学的安定性 | 耐油性と耐汗性 | 汗や皮膚の油による劣化を防ぐ |
| 引き裂き強度 | 高周波耐久性 | 繰り返しストレス下でのサービス寿命を延ばす |
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参考文献
- Xiaoyan Yan. A flexible pressure sensor based on electrospun fiber for gait monitoring in football training. DOI: 10.1063/5.0169868
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
