スマートテキスタイル用の超高感度で弾力性のあるセンサー
将来のスマートテキスタイルが生き残るためには、それらのコンポーネントは弾力性がある必要があります。研究者は、テキスタイルやソフトロボットシステムに埋め込むことができる超高感度で弾力性のあるひずみセンサーを開発しました。
研究者たちは、スリンキーに非常によく似た外観と動作をするデザインを作成しました。これは、らせん状にパターン化されると伸縮性のある堅い金属の固体シリンダーです。研究者たちは、剛性のあるバルク材料（この場合は炭素繊維）から始めて、材料が伸縮性になるようにパターン化しました。このパターンは、鋭い起伏が蛇のスリザリングに似ているため、蛇行蛇行として知られています。次に、パターン化された導電性炭素繊維が、事前に歪んだ2つの弾性基板の間に挟まれます。
センサーの全体的な電気伝導率は、パターン化されたカーボンファイバーのエッジが互いに接触しなくなると変化します。これは、両端を引っ張ったときにSlinkyの個々のスパイラルが互いに接触しなくなるのと同じです。このプロセスは、センサーの高感度の鍵となる少量のひずみでも発生します。
シリコンや金のナノワイヤーなどのエキゾチックな材料に依存する現在の高感度の伸縮性センサーとは異なり、このセンサーは特別な製造技術やクリーンルームさえも必要としません。それはどんな導電性材料を使っても作ることができます。研究者らは、センサーをメスで刺し、ハンマーで叩き、車でひっくり返し、洗濯機に10回投げることで、センサーの弾力性をテストしました。センサーは無傷で各テストから出現しました。
その感度を実証するために、研究者はセンサーを布製の腕の袖に埋め込み、参加者に拳、開いた手のひら、つまむ動作など、手でさまざまなジェスチャーをするように依頼しました。センサーは、ファブリックを介して被験者の前腕の筋肉の小さな変化を検出し、機械学習アルゴリズムはこれらのジェスチャを正常に分類することができました。このようなスリーブは、バーチャルリアリティのシミュレーションやスポーツウェアから、パーキンソン病などの神経変性疾患の臨床診断まで、あらゆるものに使用できます。
技術を差別化するもう一つの側面は、構成材料と組み立て方法の低コストです。研究者たちは、センサーが提供する人体との密接なインターフェースにより、センサーをアパレルに統合する方法を模索しています。センサーは、人の1日を通して生体力学的および生理学的測定を行うことができますが、これは現在のアプローチでは不可能です。
TechBriefsTVでセンサーのデモをここでご覧ください。詳細については、LeahBurrowsまでお問い合わせください。このメールアドレスはスパムボットから保護されています。表示するにはJavaScriptを有効にする必要があります。; 617-496-1351。
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