연구원들이 생체 신호 모니터링 센서를 의류에 내장

매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)의 연구원들은 신축성 있는 옷감에 센서를 내장하는 기술을 개발하여 하루 중 체온, 호흡, 심박수와 같은 활력징후를 모니터링할 수 있는 기반을 마련했습니다. 또한, 몸에 꼭 맞고 센서가 내장된 의류는 세탁기로 세탁할 수 있습니다.

연구원들은 이 의복이 집이나 병원에 있는 아픈 사람부터 운동 선수의 신체 활동 모니터링에 이르기까지 환자의 건강을 원격으로 추적하는 데 사용될 수 있다고 말했습니다. 또한 원격 의료에도 유용할 수 있으며, 이는 COVID-19 대유행 기간 동안 점점 더 원격으로 환자와 연결하는 의사에게 특히 유용합니다.

MIT 미디어 예술 및 과학과 LG 전자 경력 개발 조교수인 Canan Dagdeviren은 "우리는 매일 착용하는 직물에 상업적으로 이용 가능한 전자 부품이나 맞춤형 연구실 제작 전자 제품을 내장할 수 있습니다."라고 말했습니다. 진술. "사용자 정의가 가능하므로 체온, 호흡수 등과 같은 신체 데이터가 필요한 모든 사람을 위한 의복을 만들 수 있습니다."

의복은 피부에 닿는 센서와 함께 압축에 의해 작동합니다. 신축성 있는 소재에서 센서를 분리할 수 있으며 센서가 내장된 의류를 세탁할 수 있습니다.

과학 저널 Nature에 발표된 연구원의 논문에 따르면 이 섬유 플랫폼은 표준 고처리량 섬유 제조 및 의복 패터닝 기술을 사용하여 다양한 형태, 크기 및 기능으로 맞춤화할 수 있습니다. 압축 셔츠와 마찬가지로 연구원들이 부르는 신축성 있는 전자 섬유 순응 수트(E-TeCS)는 약 25 mmHg의 압력으로 전자 장치와 피부 사이의 접촉을 허용합니다. 연구원들은 이것이 물리적인 편안함을 제공하고 피부에 대한 센서 판독의 정확도를 향상시킬 수 있다고 말했습니다.

수트(의류)는 다양한 센서와 통합될 수 있는 맞춤형 직물로 제작되며 유연하고 신축성 있는 전자 스트립으로 상호 연결됩니다. 직물 플랫폼은 이러한 전자 스트립을 짜기 위한 채널 또는 포켓으로 구성됩니다.

센서 IC와 인터커넥트는 2층 산업용 연성 인쇄 회로 기판(PCB) 공정을 사용하여 개발되고 칩 및 수동 부품 조립을 위한 추가 단계와 열가소성 폴리우레탄(TPU)(TE-11C, Dupont) 및 세척 가능한 봉지재(PE773, Dupont).

E-TeCS는 0.1°C의 정확도와 0.01°C의 정확도로 피부 온도를 감지할 수 있을 뿐만 아니라 0.0012 m/s의 정확도로 심박수와 호흡을 감지할 수 있습니다. ² , 기계 음향 관성 감지 덕분입니다.

연구원들은 또한 니트 직물 전자 제품이 기계적 및 전기적 성능의 심각한 저하 없이 스트레칭의 1,000 주기에서 최대 30%까지 늘어날 수 있음을 발견했습니다.

의복은 피부를 통한 생리적 과정을 모니터링하기 위한 전자 장치의 통합을 위한 이상적인 플랫폼을 제공한다고 연구원들은 말했습니다. 따라서 직물에 통합된 전자 장치는 사용자에게 향상된 이동성 및 편안함과 같은 여러 이점을 제공할 수 있습니다.

연구원들은 전자 제품을 직물에 통합하기 위한 다양한 노력이 있었다고 언급했습니다. 그러나 그들 중 다수는 대면적 감지를 위해 확장할 수 없으며 "전자복에 대한 피부 접촉 감지 적용을 위한 신축성"을 허용하지 않으며 대부분 특정 접촉 위치에서 단일 매개변수만 측정합니다.

MIT의 연구원들은 인터커넥트 라인 및 기성 IC를 포함하여 얇고 맞춤화 가능하며 순응 가능한 전자 장치를 고처리량 제조 방식을 사용하여 편직물로 엮을 수 있는 플라스틱 기판과 결합하는 기술을 개발했습니다. 압박복과 같이 전자 장치와 피부 사이에 접촉을 제공합니다.

제조 가능성을 입증하기 위해 연구원들은 4개의 온도 감지 모듈, 1개의 관성 감지 모듈, 2개의 상호 연결 모듈 등 7개의 서로 다른 모듈을 설계하고 제작했습니다. 25 × 27.5cm 플렉시블 기판(FPCB, KingCredie)에 66개의 온도 센서와 20개의 상호 연결 스트립에 맞습니다.

패브릭에 내장된 센서 네트워크 아키텍처 측면에서 각 센서는 상호 연결을 통해 수평으로 서로 연결될 수 있습니다. 여기서 신호는 BLE(Bluetooth Low Energy) 모듈, 마이크로 프로세서, 그리고 전원.

팀은 센서 통합 직물의 확장성을 입증하기 위해 프로토타입 셔츠를 개발했습니다. 연구원들은 모든 크기로 절단되고 결합되고 다양한 요구와 응용 분야에 맞게 맞춤화될 수 있는 센서 내장 직물의 롤투롤 제조 가능성을 보여줍니다.

팀은 바지와 같은 다른 유형의 의복을 개발하고 혈액 산소 수준과 같은 기타 건강 지표를 모니터링하기 위한 추가 센서를 통합할 계획입니다.

연구 및 기술에 대한 자세한 내용은 아래 연구원의 동영상을 시청하세요.

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