Sensors for monitoring human body movements have gained much attention in the recent times especially in the health-care sector as these devices offer real-time monitoring of vital physiological signs, enabling health-care professionals to evaluate health conditions and provide remote feedback. In this work, we have fabricated carbon-nanotube (CNT)/ polydimethylsiloxane (PDMS) composite sensor through simple dispersion and freezing method for monitoring flexion movements in humans. Sensors with different CNT loadings, namely 0.1 wt %, 0.5 wt %, and 1 wt % were fabricated and analyzed to find the best performing sensor. Several characterizations like Raman, X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), thermogravimetric analysis (TGA), tensile strength measurements, and piezoresistive studies were carried out to study the features of the sensors. Among the fabricated sensors, the one with the loading concentration of 0.5 wt% is found to be most sensitive for flexion applications with higher gauge factor of 533 at 60% strain level, response time of ~ 140 ms and lower hysteresis loss. The feasibility of the sensor for monitoring flexion like finger bending, wrist bending, elbow bending, and knee bending is also analyzed making it ideal for use in sports for athletes, physicians, and trainers to investigate physical performance and well-being.

본 연구의 목적은 마우스 사용 시 손목터널증후군을 예방할 수 있는 스마트장갑을 연구하는 것이다. 연구에 앞서 손목의 좌·우 움직임은 미세하므로 게이지율(Gauge Factor)이 크고, 이력현상(Hysteresis)이 적은 인장 직물 센서가 필요하다. 만능재료시험기(UTM)를 통해 4가지의 직물을 분석하여 각각의 게이지율을 계산하고, 이력현상도 가장 적은 직물을 선택하였다. 또한, 3가지 부착방법을 아두이노로 분석하여 센서값 변화(△Sensor Value) 값이 큰 방법을 선택하였다. 선택된 직물과 부착방법으로 제작한 프로토타입을 아두이노를 통해 데이터 패턴을 분석하였다. 첫 번째 는 센서 1개(A 센서)로만 파악하는 방법이고, 두 번째로는 센서 2개(A, B 센서)로 파악하는 방법이다. 손목 왼쪽(A 센서), 손목 오른쪽(B 센서) 양쪽에 인장 직물 센서를 부착하고, 손목을 오른쪽으로 꺾을 때 A 센서는 늘어나서 △ Sensor Value 값이 커지고, B 센서는 줄어들어서 △Sensor Value가 작아진다. 반면에 손목을 왼쪽으로 꺾을 때는반대로 패턴이 분석되었다. 본 연구를 통해 손목이 꺾일 시 LED가 켜지는 알고리즘으로 손목터널증후군을 예방하는 스마트장갑을 연구하였고, 본 연구 결과를 기반으로 후속 연구에서는 10명을 대상으로 직접 마우스를 사용하면서 실제 사용 시 문제점을 파악하고 파악된 문제점을 해결하고자 한다.