Σύγχρονες φορετές υφασμάτινες και επιδερμικές διατάξεις

Κατερινόπουλος, Παναγιώτης

Contemporary wearable fabric and epidermic layouts

Διπλωματική εργασία

Author

Κατερινόπουλος, Παναγιώτης

Date

2022-10-10

Advisor

Ventouras, Errikos

bme_15045.pdf (2.834Mb)

Keywords

Φορετές διατάξεις ; Εφαρμογές υγείας ; Παρακολούθηση βιοσημάτων

Abstract

Ασφάλεια, υγεία και ευζωία: πολύ σημαντικοί παράγοντες για την διαβίωση που δύσκολα ελέγχονται ταυτόχρονα και άμεσα. Έχουν αναπτυχθεί τεχνολογίες φορετών διατάξεων, δηλαδή διατάξεων που αποτελούν μέρος ρούχων, οι οποίες επιτρέπουν την συγχρονισμένη καταγραφή βιοσημάτων, την επεξεργασία και την εξαγωγή τους σε πραγματικό χρόνο σε όλη την διάρκεια του εικοσιτετράωρου, σε όλους τους χώρους διαβίωσης, εργασίας, δραστηριότητας. Οι τεχνολογίες αυτές απευθύνονται τόσο σε ασθενείς, που είναι αναγκαία η παρακολούθηση της υγείας τους, όσο και σε υγιείς ανθρώπους οι οποίοι είτε λόγω επαγγέλματος είτε λόγω ενασχόλησης με αθλητικές δραστηριότητες χρήζουν καταγραφής του περιβάλλοντος τους και της δραστηριότητας τους αντίστοιχα. Ο τομέας των φορετών διατάξεων καταγραφής βιοσημάτων είναι τομέας που συνεχώς αναπτύσσεται, με μεγάλη δυναμική, που αναμένεται να παρέχει πληροφορίες από την καθημερινή δραστηριότητα ασθενών για πολλές ειδικότητες των επαγγελματιών υγείας. Πλέον, οποιαδήποτε σχετική ηλεκτρονική διάταξη μπορεί να έχει μικρό μέγεθος και βάρος ώστε να αποτελέσει μέρος μιας φορετής διάταξης, να συνδέεται ασύρματα με το διαδίκτυο και να μην εμποδίζει την καθημερινότητα του χρήστη. Μεγάλο προτέρημα τους είναι η προσαρμοστικότητα, η άμεση ανταπόκριση και η ευρεία γκάμα εφαρμογών που μπορούν να προσφέρουν οι διατάξεις σε κάθε τομέα παρακολούθησης παραμέτρων υγείας ξεχωριστά. Στην παρούσα εργασία έγινε μια ανασκόπηση και παρουσίαση διαφόρων εφαρμογών ανάπτυξης φορετών διατάξεων, με έμφαση σε υφασμένες ή τυπωμένες διατάξεις. Στις φορετές διατάξεις, επειδή η βιβλιογραφική μας έρευνα έδειξε πολύ ενδιαφέρουσες εφαρμογές που αναφέρουμε, περιλάβαμε και διατάξεις επιδερμικές, που δεν αποτελούν μέρος ρούχου. Σε κάθε εφαρμογή που εξετάστηκε, εξάγονται συμπεράσματα για την ποιότητα των υλικών, την καταλληλότητα τους σε διάφορες συνθήκες και περιστάσεις, αλλά και την αίσθηση του χρήστη όταν φορά τις διατάξεις. Μελετήθηκαν διαφορετικές μορφές τεχνολογίας όπως, τατουάζ, αυτοκόλλητος επίδεσμος, υβριδικό ηλεκτρόδιο κ.ά., οι οποίες είτε «εμφυτεύονται» στον χρήστη, δηλαδή τοποθετούνται επιδερμικά, ή τοποθετούνται στο ρούχο του. Επίσης, αναφέρεται για κάθε εφαρμογή ξεχωριστά και ο τρόπος κατασκευής και λειτουργίας του «έξυπνου» υφάσματος, εφόσον υπάρχει τέτοιο ύφασμα στην εφαρμογή και, αν αποτελούν μέρος της διάταξης, των ηλεκτροδίων. Επίσης για κάθε εφαρμογή αναφέρονται τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από τις μελέτες και τα οφέλη που αναμένεται να προκύψουν από μελλοντικές βελτιώσεις.

Abstract

Safety, health and well-being: very important factors for living that are difficult to control simultaneously and directly. Wearable device technologies have been developed, i.e., devices that are part of clothing, which allow the synchronized recording of bio-signals, their processing and export in real time throughout the twenty-four hours, in all places of living, work, activity. These technologies are aimed both at patients, who need to monitor their health, and at healthy people who, either because of their profession or because of sports activities, need to record their environment and their activity respectively. The sector of wearable electronics for monitoring bio-signals is constantly developing and is expected to provide health care professionals from various specialties with information regarding their patient's daily activities. Moreover, technological advances have allowed for these electronic circuits to have a small size and weight, so as to be part of a wearable device, connect wirelessly to the internet and not hinder the user's daily life. Their great advantage is the adaptability, the immediate response and the wide range of applications that the devices can offer in each field of monitoring health parameters separately. This study consists of a review and a presentation of various developing wearable electronic applications. A greater emphasis was given, however, on woven (textile) and printed electronics. In the wearable devices, because our bibliographic research showed very interesting applications that we mention, we also included epidermal devices, which are not part of clothing. In each application that was examined, conclusions were drawn on the quality of the fabric's material, their suitability in ambitious weather circumstances, and the user’s feedback of the product. Different forms of technology were studied such as, tattoo, adhesive bandage, hybrid electrode, etc., which are either "implanted" in the user, i.e. placed epidermally, or placed on their clothing. Also, for each application separately, the method of construction and operation of the "smart" fabric, if there is such fabric in the application, and, if they are part of the arrangement, the electrodes are mentioned. Finally, for every application tested a summary of the results was reported, conclusions were drawn, and the advantages that could potentially emerge from future improvements were stated.