새로운 스마트 직물은 병원이나 가정에서 다양한 유형의 신체 활동을 추적하 는 데 사용될 수 있습니다.

고령화 세계 인구로 인해 임상의와 간병인이 사람의 건강을 원격으로 모니터링하는 데 도움이 되는 새로운 센서 기술이 필요합니다. 광섬유 센서를 기반으로 하는 새로운 스마트 바지는 사람의 움직임을 추적하고 고통의 징후가 있는 경우 경고를 보내는 비간섭적 방법을 제공함으로써 도움이 될 수 있습니다.

브라질 Espirito Santo 연방 대학 연구팀장 Arnaldo Leal-Junior는 “우리의 폴리머 광섬유 스마트 팬츠는 자연스러운 움직임을 억제하지 않고 앉기, 쪼그려 앉기, 걷기 또는 발로 차기와 같은 활동을 감지하는 데 사용할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “이 접근 방식은 이미지 기반 시스템과 함께 제공되는 개인 정보 보호 문제를 피하고 집에서 노인 환자를 모니터링하거나 재활 클리닉에서 동작 범위와 같은 매개 변수를 측정하는 데 유용할 수 있습니다.”

Optica Publishing Group 저널에서 생의학 광학 익스프레스, 연구원들은 섬유에 직접 통합된 투명한 광섬유를 특징으로 하는 새로운 스마트 팬츠를 설명합니다. 그들은 또한 바지 주머니에 넣을 수 있는 휴대용 신호 수집 장치를 개발했습니다.

“이 연구는 광학 장치를 사용하여 저비용 웨어러블 감지 시스템을 개발할 수 있음을 보여줍니다.”라고 Leal-Junior는 말했습니다. “우리는 또한 새로운 기계 학습 알고리즘을 사용하여 스마트 섬유의 감지 기능을 확장하고 새로운 매개변수의 측정을 가능하게 할 수 있음을 보여줍니다.”

광섬유 바지 만들기

이 연구는 저비용 웨어러블 센서용 광 섬유 개발에 초점을 맞춘 대규모 프로젝트의 일부입니다. 스마트워치와 같은 장치는 사람이 움직이고 있는지 알 수 있지만 연구원들은 어떤 식으로든 움직임을 방해하지 않고 특정 유형의 활동을 감지할 수 있는 기술을 개발하기를 원했습니다. 그들은 강도 변화 폴리머 광섬유 센서를 바지를 만드는 데 사용되는 직물에 직접 통합하여 이를 수행했습니다.

센서는 직경이 1mm인 폴리메틸 메타크릴레이트 광섬유를 기반으로 합니다. 연구원들은 외부 클래딩 섬유 코어의 작은 부분을 제거하여 섬유에 민감한 영역을 만들었습니다. 움직임으로 인해 섬유가 구부러지면 섬유를 통해 이동하는 광 출력이 변경되고 섬유의 민감한 영역에 어떤 유형의 물리적 수정이 적용되었는지 식별하는 데 사용할 수 있습니다.

다양한 위치에 이러한 민감한 섬유 영역을 생성함으로써 연구자들은 각 다리에 30개의 측정 지점이 있는 다중 센서 시스템을 만들었습니다. 또한 다양한 유형의 활동을 분류하고 센서 데이터를 기반으로 보행 매개변수를 분류하는 새로운 기계 학습 알고리즘을 개발했습니다.

분류 활동

프로토타입을 테스트하기 위해 연구원들은 지원자들에게 스마트 팬츠를 착용하고 특정 활동(천천히 걷기, 빠르게 걷기, 쪼그리고 앉기, 의자에 앉기, 바닥에 앉기, 앞차기, 뒤차기)을 수행하도록 했습니다. 감지 접근 방식은 이러한 활동을 분류하는 데 100% 정확도를 달성했습니다.

“광섬유 센서는 전기적 또는 자기적 간섭에 대한 내성이 있고 소형화 및 유연성으로 인해 다양한 의류 액세서리에 쉽게 통합될 수 있다는 사실을 포함하여 몇 가지 장점이 있습니다.”라고 Leal-Junior는 말했습니다. “다중 광 전력 변화 센서에 장치를 기반으로 하면 감지 접근 방식이 저렴하고 신뢰성이 높아집니다.”

연구원들은 현재 데이터에 원격으로 액세스할 수 있도록 신호 수집 장치를 클라우드에 연결하기 위해 노력하고 있습니다. 그들은 또한 가정 환경에서 스마트 섬유를 테스트할 계획입니다.

이 작업은 브라질 에이전시 FINEP 및 CNPq에서 자금을 지원하는 보조 기술 프레임워크 범위의 LabSensors/LabTel에서 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/06/230628130452.htm