リアルタイムの健康状態監視のための自律型プログラム可能弾性ファイバー コンピューター

マサチューセッツ工科大学、マサチューセッツ州ケンブリッジ

研究者らは金属糸と繊維糸を組み合わせてコンピューターファイバーを編みます。ファイバーコンピューターを従来の糸で覆うことで、生地やテキスタイルに簡単に組み込むことができます。 （画像：ハミルトン・オソイ、IFM）

MITの研究者らは、健康状態や身体活動を監視し、着用者に潜在的な健康リスクをリアルタイムで警告できる、弾性繊維の形で自律的にプログラム可能なコンピューターを開発した。繊維コンピュータを含む衣類は快適で洗濯機で洗え、繊維は着用者にはほとんど感知されなかった、と研究者らは報告しています。

胸、手首、指などの一点に設置される「ウェアラブル」として知られる身体装着型モニタリング システムとは異なり、布地や衣類は重要な器官に近い身体の広い領域と接触するという利点があります。したがって、これらは人間の生理機能と健康を測定し、理解するためのユニークな機会を提供します。

ファイバー コンピューターには、センサー、マイクロコントローラー、デジタル メモリ、Bluetooth モジュール、光通信、バッテリーなどの一連のマイクロデバイスが含まれており、単一の弾性ファイバーでコンピューターに必要なすべてのコンポーネントを構成しています。

研究者らは、トップスとレギンスに 4 つのファイバー コンピューターを追加し、ファイバーが各手足に沿って走っているようにしました。彼らの実験では、独立してプログラム可能な各ファイバー コンピューターが、着用者が行ったエクササイズを自律的に認識するようにトレーニングされた機械学習モデルを操作し、平均精度が約 70% に達しました。

驚くべきことに、研究者らが個々のファイバー コンピューター間で通信できるようにすると、全体的な精度が 95% 近くまで向上しました。

「私たちの体は、熱、音、生化学物質、電位、光の形で毎秒何ギガバイトものデータを皮膚に送信しており、それらはすべて私たちの活動、感情、健康に関する情報を伝えます。残念ながら、そのほとんどが、すべてではないにしても、私たちが着ている衣服に吸収されて失われます。この重要な情報を、貴重な健康と活動に関する洞察の形で捕捉、分析、保存し、伝達する方法を衣服に教えられたら素晴らしいと思いませんか?」 MIT 材料科学工学教授、エレクトロニクス研究所 (RLE) および兵士ナノテクノロジー研究所 (ISN) の主任研究員である上級著者ヨエル フィンク氏は述べています。

健康状態を理解し、怪我を防ぐためのファイバーコンピューターの使用についても、間もなく現実世界での重要なテストが行われる予定です。米国陸海軍の軍人は、平均気温が華氏マイナス 40 度の中で 1,000 キロメートルをカバーする北極への 1 か月にわたる冬期調査ミッションを実施する予定です。繊維コンピュータを備えた数十枚のベースレイヤー メリノ メッシュ シャツは、ムスク オックス II と呼ばれるこのミッションに参加する人々の健康と活動に関するリアルタイムの情報を提供します。

「そう遠くない将来、ファイバー コンピューターにより、アプリを実行したり、シンプルな日常着から貴重なヘルスケアや安全サービスを受けられるようになるでしょう。私たちは、米国陸軍、海軍、DARPA のパートナーを通じて、今後の北極ミッションでこの未来を垣間見ることができることに興奮しています。最も過酷な環境で軍人の安全を守るお手伝いをすることは名誉であり特権です。」

とフィンク氏は述べました。

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