車に乗った瞬間に、着ているジャケットを認識して車が走り出すことを想像してみてください。また、患者のバイタルサインを継続的に測定し、送信する病院用ガウンの価値を考えてみてください。これらは、カリフォルニア大学アーバイン校のエンジニアが発明した新しい「ボディ・エリア・ネットワーク」を可能にする生地によって実現した2つの用途に過ぎません。
このほど、『Nature Electronics』誌に掲載された論文で "近接場マルチボディエリアネットワークのためのテキスタイル一体型メタマテリアル", UCI Henry Samueli School of Engineeringの研究者が、柔軟な布地に高度なメタマテリアルを組み込んで、衣服と近くの機器との間で電池を使わずに通信できるシステムを構築した方法について詳しく説明します。
「スマートフォンやチャージカードを読み取り機に近づけて決済したことがある人は、近距離無線通信技術を利用したことがあると思います。私たちのファブリックも同じ原理で動作しますが、その範囲を大幅に広げました」と、共同研究者であるカリフォルニア大学電気工学・コンピューターサイエンス学部のPeter Tseng助教授は述べています。「このことは、携帯電話をポケットに入れたまま、他の布やリーダーに体を当てるだけで、電力や情報をデバイスに送受信できる可能性があることを意味します。
主執筆者のAmirhossein Hajiaghajani氏(UCI電気工学＆コンピューターサイエンス博士課程)は、この発明によって、着用者が近くの電子機器とデジタル的にやり取りしたり、袖をワンタッチまたはスワイプするだけで安全に決済できるようになる、と語っています。「私たちの布地を使えば、服を無線リーダーにかざすだけで電子機器が信号を送受信するので、ハイタッチや握手をするだけで情報を共有することができます」と彼は言います。「キーや別の無線機器で車のロックを解除する必要がなくなり、体が施設のゲートを開けるためのバッジになるのです」。Tseng氏は、この技術を、衣服内を横断しながら電力と信号を伝送する鉄道に例えている。このシステムでは、新しいセグメントを簡単に追加することができ、別々の衣類をペアにして互いに「会話」することができる。
近距離無線通信プロトコルは、ワイヤレス機器の充電やバッテリー不要のセンサーへの電力供給といった用途の拡大を可能にしたが、NFCの欠点は、その範囲がわずか数センチと限られていることであった。UCIの研究者たちは、銅とアルミニウムのエッチング箔をベースにした受動的磁気メタマテリアルを用いて、信号の到達距離を4フィート以上まで伸ばしました。.
UCIが開発したシステムは、柔軟性に優れ、身体の動きにも対応できるように設計されています。UCIが開発したシステムでは、信号が磁気誘導によって伝達されるため、スマートファブリックの最先端技術であるハードワイヤーによる連続接続とは異なり、別々のウェアをコーディネートすることが可能です。アスレチックウェアでは、パンツが足の動きを計測し、トップスが心拍数やその他のデータをトラッキングするような通信を行うことができます。
医療分野での応用は数え切れないほどある。例えば、メタマテリアルを組み込んだガウンに多数の患者センサーを取り付ければ、病院スタッフはその作業から解放されるからである。また、メタマテリアルの「レール」の長さや分岐を変えることで、既存の衣服に熱圧着できるため、わざわざ新品のハイテク・トラックスーツを購入する必要はない。
「私たちのテキスタイルは、作るのが簡単で、面白いウェアラブルデザインに統合することができます」とHajiaghajaniは言います。「私たちは、クールで安価なだけでなく、現代の電子機器が私たちの生活にもたらす負担を軽減できるようなデザインを作りたいと考えています」。
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