Para peneliti menjalin sensor pemantauan tanda-tanda vital ke dalam pakaian

Para peneliti di Massachusetts Institute of Technology telah mengembangkan teknik untuk menanamkan sensor ke dalam kain pakaian yang melar, membuka jalan untuk memantau tanda-tanda vital seperti suhu, pernapasan, dan detak jantung saat Anda menjalani hari Anda. Selain itu, pakaian dengan ukuran pas dan dilengkapi sensor ini dapat dicuci dengan mesin.

Para peneliti mengatakan bahwa pakaian tersebut dapat digunakan untuk melacak kesehatan pasien dari jarak jauh, mulai dari mereka yang sakit di rumah atau di rumah sakit hingga memantau aktivitas fisik seorang atlet. Ini juga dapat berguna untuk pengobatan jarak jauh, yang sangat berguna sekarang selama pandemi COVID-19 bagi dokter yang semakin sering berhubungan dengan pasien dari jarak jauh.

“Kami dapat memiliki komponen elektronik yang tersedia secara komersial atau elektronik buatan laboratorium khusus yang tertanam di dalam tekstil yang kami kenakan setiap hari, menciptakan pakaian yang sesuai,” kata Canan Dagdeviren, asisten profesor Pengembangan Karir LG Elektronik Seni dan Ilmu Pengetahuan di MIT, di sebuah pernyataan. “Ini dapat disesuaikan, sehingga kami dapat membuat pakaian untuk siapa saja yang perlu memiliki beberapa data fisik dari tubuh mereka seperti suhu, laju pernapasan, dan sebagainya.”

Pakaian bekerja dengan kompresi, dengan sensor menyentuh kulit. Sensor dapat dilepas dari bahan yang melar dan pakaian dapat dicuci dengan sensor yang tertanam di dalamnya.

Menurut makalah para peneliti, yang diterbitkan dalam jurnal ilmiah Nature, platform tekstil ini dapat disesuaikan dalam berbagai bentuk, ukuran, dan fungsi menggunakan teknik pembuatan tekstil dan pola garmen standar dengan throughput tinggi. Mirip dengan kemeja kompresi, setelan kesesuaian tekstil elektronik yang dapat diregangkan (E-TeCS), seperti yang disebut oleh para peneliti, memungkinkan kontak antara elektronik dan kulit dengan tekanan sekitar 25 mmHg. Para peneliti mengatakan ini memungkinkan kenyamanan fisik dan peningkatan presisi untuk pembacaan sensor pada kulit.

Setelan (garmen) dirancang dari kain khusus yang dapat diintegrasikan dengan berbagai sensor dan interkoneksi sebagai strip elektronik yang fleksibel dan dapat diregangkan. Platform tekstil terdiri dari saluran atau kantong untuk menenun strip elektronik ini.

IC sensor dan interkoneksi dikembangkan menggunakan proses papan sirkuit cetak fleksibel (PCB) industri dua lapis, kata para peneliti, dengan langkah tambahan untuk perakitan dan enkapsulasi chip dan komponen pasif dengan poliuretan termoplastik (TPU) (TE-11C, Dupont) dan enkapsulan yang dapat dicuci (PE773, Dupont).

E-TeCS dapat mendeteksi suhu kulit dengan akurasi 0,1°C dan presisi 0,01°C, serta detak jantung dan pernapasan dengan presisi 0,0012 m/s ² , berkat penginderaan inersia akustik-mekano.

Para peneliti juga menemukan bahwa elektronik tekstil rajut dapat diregangkan hingga 30% di bawah 1.000 siklus peregangan tanpa penurunan kinerja mekanik dan listrik yang signifikan.

Pakaian menyediakan platform yang ideal untuk integrasi elektronik untuk memantau proses fisiologis melalui kulit, kata para peneliti. Oleh karena itu, perangkat elektronik yang diintegrasikan ke dalam tekstil dapat menawarkan beberapa keuntungan, seperti peningkatan mobilitas dan kenyamanan bagi pengguna.

Para peneliti mencatat bahwa ada berbagai upaya yang dilakukan untuk mengintegrasikan elektronik ke dalam tekstil; namun, banyak di antaranya tidak dapat diskalakan untuk penginderaan area luas dan tidak memungkinkan "kemampuan untuk diregangkan untuk aplikasi penginderaan kontak kulit untuk pakaian elektronik", dan sebagian besar hanya mengukur satu parameter di lokasi kontak tertentu.

Peneliti MIT telah mengembangkan teknik yang menggabungkan perangkat elektronik yang tipis, dapat disesuaikan, dan dapat disesuaikan, termasuk saluran interkoneksi dan IC siap pakai, dengan substrat plastik yang dapat ditenun menjadi tekstil rajutan menggunakan pendekatan manufaktur throughput tinggi. Seperti pakaian kompresi, ini memberikan kontak antara elektronik dan kulit.

Untuk mendemonstrasikan kemampuan manufaktur, para peneliti merancang dan membuat tujuh modul berbeda:empat modul penginderaan suhu, satu modul penginderaan inersia, dan dua modul interkoneksi. Mereka cocok dengan 66 sensor suhu dan 20 strip interkoneksi pada papan fleksibel berukuran 25 × 27,5 cm (FPCB, KingCredie).

Dalam hal arsitektur jaringan sensor yang tertanam dalam kain, setiap sensor dapat dihubungkan satu sama lain dengan interkoneksi horizontal, di mana sinyal dikumpulkan oleh lapisan eksternal, yang terdiri dari modul Bluetooth Low Energy (BLE), mikroprosesor, dan sumber listrik.

Tim mengembangkan kemeja prototipe untuk mendemonstrasikan skalabilitas kain yang terintegrasi dengan sensor. Ini menunjukkan kemungkinan manufaktur roll-to-roll dari kain tertanam sensor yang dapat dipotong dalam berbagai ukuran, bergabung, dan disesuaikan untuk berbagai kebutuhan dan aplikasi, kata para peneliti.

Tim berencana untuk mengembangkan jenis pakaian lain seperti celana dan menggabungkan sensor tambahan untuk memantau indikator kesehatan lainnya seperti kadar oksigen darah.

Untuk informasi lebih lanjut tentang penelitian dan teknologi, tonton video para peneliti di bawah ini.

>> Versi sebelumnya dari artikel ini awalnya diterbitkan di situs saudara kami, Produk Elektronik.