MIT, 센서 내장 세탁 가능 스마트 의류 개발… 실시간 생체신호 모니터링

MIT 연구진이 센서를 신축성 직물에 직접 직조하는 방법을 개척해, 온도, 호흡, 심박수 같은 생체신호를 지속적으로 모니터링하면서 완전 세탁기 세탁이 가능한 의류를 만들었습니다.

이 스마트한 폼피팅 의류는 재택 간호부터 병원까지 원격 환자 모니터링, 운동선수 성과 추적에 활용될 수 있습니다. 또한 COVID-19 팬데믹 기간 동안 임상의가 환자를 가상으로 진료하는 원격 의료라는 중요한 니즈도 지원합니다.

"상용 전자 부품이나 맞춤형 랩 회로를 일상 직물에 임베드해 순응성 의류를 만들 수 있다"고 MIT 미디어 아트 과학 조교수 Canan Dagdeviren은 말했습니다. "시스템이 완전히 맞춤화 가능해 지속적인 생리 데이터(체온, 호흡수 등)가 필요한 누구에게나 맞춤형 의류를 제공할 수 있다."

이 기술은 압축 접촉에 의존합니다: 센서가 피부에 밀착되지만 임베디드 전자장치를 포함한 의류 전체가 세탁 가능합니다. Nature에 발표된 팀의 연구는 이 텍스타일 플랫폼이 표준 고처리량 텍스타일 제조와 의류 패터닝 기술로 형태, 크기, 기능 면에서 맞춤화 가능함을 입증합니다.

Stretchable Electronic Textile Conformable Suit(E-TeCS)라 명명된 이 디자인은 압축 셔츠를 모방해 25mmHg의 부드러운 압력으로 피부 접촉을 달성해 편안함과 센서 정확도를 모두 높입니다.

이 수트는 유연하고 신축성 있는 전자 스트립을 수용하는 맞춤형 직조 원단으로 제작됩니다. 이 스트립들은 센서 IC와 상호연결을 포함하며 2층 산업용 플렉시블 PCB에 제작된 후 열가소성 폴리우레탄(TPU TE-11C, DuPont)과 세탁 가능한 캡슐화제(PE773, DuPont)로 캡슐화됩니다.

E-TeCS는 놀라운 정밀도를 제공합니다: 피부 온도 ±0.1°C(해상도 0.01°C), 메커노-어쿠스틱 관성 검출로 심박수와 호흡 감지 정밀도 0.0012m/s².

니트 전자장치는 1,000사이클 동안 30%까지 신축해도 기계적·전기적 성능 저하가 유의미하지 않습니다.

연구진에 따르면 전자장치를 텍스타일에 통합하면 사용자 이동성과 편안함이 향상됩니다. 기존 솔루션은 단일 파라미터 감지에 제한되거나 피부 접촉 애플리케이션에 필요한 확장성과 신축성이 부족한 경우가 많습니다.

MIT 접근법은 얇고 맞춤화 가능한 전자 디바이스(기성 IC와 상호연결 포함)를 플라스틱 기판에 결합해 고처리량 제조로 니트 직물에 직조합니다. 결과적으로 신뢰할 수 있는 피부 접촉을 보장하는 압축 스타일 의류가 탄생합니다.

제조 가능성 입증을 위해 팀은 7개 모듈(온도 감지 4개, 관성 감지 1개, 상호연결 2개)을 제작했습니다. 25×27.5cm 플렉시블 PCB(KingCredie)에 66개 온도 센서와 20개 상호연결 스트립을 통합했습니다.

센서 네트워크 아키텍처는 각 센서를 상호연결로 수평 연결해 신호를 외부 레이어로 전달하며, 여기에는 Bluetooth Low Energy(BLE) 모듈, 마이크로프로세서, 전원이 위치합니다.

확장성을 입증하기 위해 연구진은 센서 임베디드 직물의 롤투롤 생산을 보여주는 프로토타입 셔츠를 제작했습니다. 이 직물은 절단, 결합, 재단해 다양한 애플리케이션에 맞출 수 있습니다.

향후 작업에는 바지 등 추가 의류 유형 개발과 혈중 산소 포화도 등 다른 건강 지표 센서 통합이 포함됩니다.

시각적 개요는 아래 연구진 비디오를 참조하세요.

>> 이 기사의 이전 버전은 자매 사이트 Electronic Products에 원문 게재되었습니다.