논문에서는 메탈 프레임 커플링을 이용한 웨어러블 디바이스용 다중대역 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 $45mm{\times}35mm$ 크기의 메탈 프레임을 이용한 안테나와 접지면 이중 커플링 구조를 가지고 있다. 본 논문에서 제안한 다중대역 안테나는 웨어러블 디바이스와 같은 소형 디바이스에 최적화 된 구조이다. 메탈 프레임을 안테나의 일부로 사용함으로써 안테나 체적을 축소시키고 VSWR 3:1 이하 기준으로 저주파 대역에서 70 MHz (870~40 MHz), 고주파 대역에서 280 MHz (1600~880 MHz) 과 280 MHz (1900~170 MHz) 임피던스 대역폭을 만족한다. 또한, 무선 성능 지표들인 TRP/TIS 측정을 통해 웨어러블 디바이스 적용 가능성을 검증하였다.
Recently, studies on the development of flexible electronic devices by combining flexible materials and a conductor have been actively performed as interest in wearable devices. Especially, carbon nanotubes (CNT) or graphene coating have been used to construct a circuit to induce improvement in flexibility and rigidity. Various technologies have been developed in the surface coating of conductive materials, which are key to the manufacture of flexible electronic devices. Surface coating products with 3D coating and micro-patterns have been proposed through electrospinning, electrification, and 3D printing technologies. As a result of this advanced surface coating technology, there is a growing interest in manufacturing gradient conductive surfaces. Gradient surfaces have the advantage that they are adapted to apply a gentle change or to inspect optimum conditions in a particular region by imparting continuously changing properties. In this study, we propose a manufacturing technique to produce a continuous gradient conductive surface by combining a partial stretching of elastomer and a conductive material coating, and introduce experimental results to confirm its performance.
Stretchable piezoelectric energy harvester (S-PEHs) based on composite materials are considered one of the potential candidates for realizing wearable self-powered devices for smart clothing and electronic skin. However, low energy conversion performance and expensive stretchable electrodes are major bottlenecks hindering the development and application of S-PEHs. Here, we fabricated the S-PEH by adopting the piezoelectric composites with enhanced stress transfer properties and kirigami-patterned textile electrodes. The optimum contents of piezoelectric BaTiO3 nanoparticles inside the carbon nanotube/ecoflex composite were selected as 30 wt% considering the trade-off between stretchability and energy harvesting performance of the device. The final S-PEH shows an output voltage and mechanical stability of ~5 V and ~3,000 cycles under repeated 150% of tensile strain, respectively. This work presents a cost-effective and scalable way to fabricate stretchable piezoelectric devices for self-powered wearable electronic systems.
최근 많은 전자 기기들이 무선센서 네트워크 기술들을 접목하면서, 다양한 종류의 센서들이 무선센서 네트워크로 연결하여 사용할 수 있게 되었다. 하지만, 이런 무선센서 네트워크 장비들은 다양한 종류의 네트워크 기술들을 사용하는 데, 각각의 네크워크 기술에 따라 장단점이 존재한다. 따라서 이런 장단점을 잘 고려하여 적용하려는 분야와 목적에 부합할 수 있도록 최적으로 잘 선택하여야 한다. 특히 자기장 관련 센서는 다른 센서들과 달리 복잡한 센서 데이터를 처리함에 있어서, 자기장 센서만의 독특한 특징과 성질이 존재하기 때문에, 개발 초기에 잘 이해한 후에 설계를 하여야 한다. 본 논문에서는 자기장 필드에 발생하는 자기장 센서 데이터의 비선형 데이터를 처리할 수 있는 저가이면서 소형의 웨어 러블 장비를 제안하였다. 또한 무선 센서 네트워크 기술들을 선택하는 방법에 대해서 논의를 하고, 실제 자기장 센서 장치들이 네트워크로 구성하는 방법을 소개하였다. 결론적으로 개발된 웨어러블 자기장 센서장치가 구성하는 무선 센서 토포러지를 제시하고, 이 무선센서 네트워크 망에서 실제 데이터 전송의 성능 및 효능을 보였다.
Recent advances in electronic technology have engendered a need for research on the use of smart materials in clothing. Electro-conductive fibers are expected to be a crucial element of wearable devices. Therefore, in this study, we have attempted to develop electro-conductive threads and cables using silver nanowires. Based on the characteristics of silver nanowire, in which electro-conductivity can be imparted via heat treatment, we prepared conductive threads by coating nylon yarn with silver nanowires and curing at temperatures of 140℃, 150℃, and 160℃. Conductive threads cured at 140℃ had the highest conductivity, followed by threads cured at 160℃ and 150℃ respectively. The order of the electrical conductivity of the threads after tensile testing was consistent with the original order of the conductivity of the threads. When we evaluated the sensing performance of electro-conductive cables fabricated from these threads, the cables manufactured from threads cured at 140℃ and 160℃ were found to function normally within temperature and humidity sensors. All the cables operated normally in illuminance and electrocardiogram sensors. Thus, we believe that threads made of silver nanowire have sufficient electrical conductivity to be utilized as wearable sensors.
With the explosion of digital devices, interaction technologies between human and devices are required more than ever. Especially, hand gesture recognition is advantageous in that it can be easily used. It is divided into the two groups: the contact sensor and the non-contact sensor. Compared with non-contact gesture recognition, the advantage of contact gesture recognition is that it is able to classify gestures that disappear from the sensor's sight. Also, since there is direct contacted with the user, relatively accurate information can be acquired. Electromyography (EMG) and force-sensitive resistors (FSRs) are the typical methods used for contact gesture recognition based on muscle activities. The sensors, however, are generally too sensitive to environmental disturbances such as electrical noises, electromagnetic signals and so on. In this paper, we propose a novel contact gesture recognition method based on Flexible Epidermal Tactile Sensor Array (FETSA) that is used to measure electrical signals according to movements of the wrist. To recognize gestures using FETSA, we extracted feature sets, and the gestures were subsequently classified using the support vector machine. The performance of the proposed gesture recognition method is very promising in comparison with two previous non-contact and contact gesture recognition studies.
With the recent development of hardware and software technology, interest in the development of wearable devices is increasing. In particular, wearable devices require algorithms suitable for low-power and low-capacity embedded devices. Among them, there is an increasing demand for a signal compression algorithm that reduces communication overhead, in order to increase the efficiency of storage and transmission of electrocardiogram (ECG) signals requiring long-time measurement. Because normal beats occupy most of the signal with similar shapes, a high rate of signal compression is possible if normal beats are represented by a template. In this paper, we propose an algorithm for determining the normal beat template using the template cluster and Pearson similarity. Also, the template is expressed effectively as a few vertices through linear approximation algorithm. In experiment of Datum 234 of MIT-BIH arrhythmia database (MIT-BIH ADB) provided by Physionet, a compression ratio was 33.44:1, and an average distribution of root mean square error (RMSE) was 1.55%.
Recently, semiconductor chips and electronic components are increasingly being used in IT devices such as wearable watches, autonomous vehicles, and smart phones. As a result, there is a growing concern about device malfunctions that may occur due to electromagnetic interference being entangled with each other. In particular, electromagnetic wave emissions from wearable or flexible smart devices have detrimental effects on human health. Therefore, flexible and transparent electromagnetic interference (EMI) shielding materials and films with high optical transmittance and outstanding shielding effectiveness have been gaining more attention. The EMI shielding films for flexible and transparent electronic devices must exhibit high shielding effectiveness, high optical transmittance, high flexibility, ultrathin and excellent durability. Meanwhile, in order to prepare this EMI shielding films, many materials have been developed, and results regarding excellent EMI shielding performance of a new materials such as carbon nano tube (CNT), graphene, Ag nano wire and MXene have recently been reported. Thus, in this paper, we review the latest research results to EMI shielding films for flexible and transparent device using the new materials.
웨어러블 디바이스의 서비스 제공을 위한 지속 가능한 전원에 대한 요구가 높아짐에 따라 에너지 하베스팅의 중요성이 증대되고 있다. 본 연구는 마찰소자를 고려한 다중 에너지 하베스팅 플랫폼인 EH-P를 개발하였다. 높은 전압과 낮은 전류를 가진 하베스팅 소자에 전압을 낮추면서 전류를 높일 수 있는 스위치 회로 제시하였다. PV와 TENG의 상호보완적 구성을 통해 실내 환경에서 짧은 시간동안 MCU가 동작할 수 있는 전압과 전류를 제공할 수 있었다. 결과적으로 제안된 플랫폼을 통해 웨어러블 플랫폼을 동작시키고, 제작된 웨어러블 디바이스에서 전체 소모 전력 요구량의 29%를 제공함으로써 웨어러블 디바이스 사용시간(device life time)을 증가시킬 수 있었다. 이 논문에 제시된 결과는 멀티플 하베스터 플랫폼에서 웨어러블 하베스팅 애플리케이션의 활용을 위한 발전 소자의 가능성을 보여주었다.
현재 각종 스마트 기기가 발전되고 최근엔 인간의 신체에 부착되어 스마트 컴퓨팅이 가능한 Wearable Device 가 다양하게 연구되고 있다. 또한 인간의 환경적, 유전적 요인으로 인해 기미, 여드름, 아토피, 두피 트러블 등의 피부 질환들이 지속적으로 증가하고 있어 치료를 위한 개인의 의료 부담이 증가하고 있는 실정이다. 이에 따라 피부 미용과 관련된 다양한 피부 트러블을 분석하고, 관리할 수 있는 높은 휴대성과 진단 정확성을 가진 스마트폰이나 태블릿 기반의 스마트 헬스케어 이미징 시스템 개발의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 논문에서는 IoT를 기반으로 수분 및 UV 센서를 활용한 Wearable Device인 스마트 미밴드 H/W 및 센서정보 모니터링 S/W를 결합한 통합 시스템을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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