快適なフォルム

スマートテキスタイルはユーザーの動きを感知します。

MIT の科学者は最近、快適で体にぴったりフィットするインテリジェントなテキスタイルを開発しました。 このスマート テキスタイルはユーザーの動きを感知します。 歩く、走る、ジャンプするなど、着用者の活動を認識できます。

彼らは特定の種類のプラスチック糸を使用し、それを溶かしました。 このプロセスは熱成形として知られています。 そうすることで、科学者たちは、3DKnITSと呼ばれる多層ニットテキスタイルに織り込まれた圧力センサーの精度を大幅に向上させることができます。

このプロセスを使用して、彼らはスマートな靴とマットを作成しました。 その後、新しく開発されたハードウェアおよびソフトウェア システムをリアルタイムで動作させて、圧力センサーからのデータを測定および解釈しました。 約 95% の精度で、機械学習アルゴリズムは、人がスマート テキスタイル マットの上に立っているときに行う動作とヨガの姿勢を予測しました。

スマートテキスタイルを製造するために、科学者たちはデジタル編み技術を活用しました。 このテクノロジーにより、迅速なプロトタイピングが可能になり、大規模製造に向けて簡単にスケールアップできます。

デジタル編み機は、標準糸と機能糸の列を使用して生地の層を織ります。 多層ニット生地は、絞ると抵抗が変化するピエゾ抵抗ニットでできており、2 層の導電性糸ニットの間に挟まれています。 機械は、この有用な糸をパターンに従って生地全体に水平および垂直の列でステッチします。 機能性繊維が交差する部分に圧力センサーが作られています。

しかし、糸は柔らかくてしなやかなので、着用者が動くと層がずれて互いに擦れます。 これによりノイズが発生し、ばらつきが生じ、圧力センサーの精度が大幅に低下します。

MIT メディア ラボの研究助手である Irmandy Wicaksono は、この問題の解決策を考え出しました。 彼は、熱可塑性の糸を使ってスニーカーを作っている労働者を観察しました。熱可塑性の糸は摂氏70度を超えると溶け始め、正確な形状を保持できるように繊維がわずかに硬化します。

彼は、繊維の溶解と熱成形をスマートな繊維製造プロセスに組み込んでみることにしました。

同氏は、「熱成形は、生地全体を絞り、溶かすことによって多層織物を 1 つの層に硬化させ、精度を向上させるため、騒音の問題を解決します。また、熱成形により、足にフィットする靴下や靴のような 3D 形状を作成することもできます」と述べました。ユーザーの正確なサイズと形状。」

その後、圧力センサーのデータを正確に処理するシステムが必要になりました。 布地は格子状に編まれているため、科学者たちは布地の行と列をスキャンして各点の抵抗を測定する無線回路を開発しました。

また、圧力センサーのデータをヒートマップとして表示するシステムも作成しました。 これらの画像は機械学習モデルに供給され、ヒート マップ画像に基づいてユーザーの姿勢、ポーズ、動きを検出するようにトレーニングされます。

科学者らによると、同社のスマートテキスタイルは、特に医療やリハビリテーションに役立つ可能性があるという。 たとえば、怪我後に再び歩けるようになった人の歩行を追跡するスマートシューズや、潰瘍の形成を防ぐために糖尿病患者の足にかかる圧力を監視する靴下の製造に使用できる可能性があります。

科学者たちは現在、より創造的な応用を模索しています。 彼らはサウンド デザイナーとコンテンポラリー ダンサーと協力して、音楽と振り付けの双方向の関係を探るため、ダンサーのステップに基づいて音符とサウンドスケープを駆動するスマート テキスタイル カーペットを開発しました。

ハーバード大学医学部の整形外科学の助教授であり、この研究には関与していないマサチューセッツ総合病院のスポーツ医学整形外科医であるエリック・バークソン氏は、「テクノロジーが非常に有意義な形で進歩するのを見るのはいつも驚くべきことだ。信じられないほどだ」と語った。私たちの衣服、腕の袖や靴下の 3 次元構造をセンシングに利用できる方法で作成できるとは考えられません。特に医療分野や整形外科スポーツ医学において、この技術はより優れた検出と分類の能力を提供します。現実世界（実験室の外）の状況における力の分布パターンを認識し、動きを認識することができます。この考え方は、傷害の予防と検出技術を強化し、リハビリテーションの評価と指示に役立ちます。」

参考文献: