論文の概要: Multi-material Direct Ink Writing and Embroidery for Stretchable Wearable Sensors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.18354v1
• Date: Wed, 18 Mar 2026 23:35:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-21 18:33:56.968183
• Title: Multi-material Direct Ink Writing and Embroidery for Stretchable Wearable Sensors
• Title（参考訳）: 伸縮性ウェアラブルセンサ用多材料直接インク筆記と刺刺
• Authors: Lukas Cha, Ryman Hashem, Ria Prakash, Tanguy Declety, Wenze Zhang, Liang He,
• Abstract要約: 本稿では,多素材直接筆記法と自動刺青を統合し,布地に直接埋め込まれた伸縮性ひずみセンサを製作する繊維適合加工ワークフローを提案する。 このプロセスは、シリコーンカーボネート・グリース・シリコーンスタックのシーケンシャルな多材料印刷と、機械的固定と電気的対面の両方を単一のステップで行う自動刺青を組み合わせている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.793875298918988
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The development of wearable sensing systems for sports performance tracking, rehabilitation, and injury prevention has driven growing demand for smart garments that combine comfort, durability, and accurate motion detection. This paper presents a textile-compatible fabrication workflow that integrates multi-material direct ink writing with automated embroidery to create stretchable strain sensors directly embedded into garments. The process combines sequential multi-material printing of a silicone-carbon grease-silicone stack with automated embroidery that provides both mechanical fixation and electrical interfacing in a single step. The resulting hybrid sensor demonstrates stretchability up to 120% strain while maintaining electrical continuity, with approximately linear behaviour up to 60% strain (R^2 = 0.99), a gauge factor of 31.4, and hysteresis of 22.9%. Repeated loading-unloading tests over 80 cycles show baseline and peak drift of 0.135% and 0.236% per cycle, respectively, indicating moderate cycle-to-cycle stability. Mechanical testing further confirms that the silicone-fabric interface remains intact under large deformation, with failure occurring in the textile rather than at the stitched boundary. As a preliminary proof of concept, the sensor was integrated into wearable elbow and knee sleeves for joint angle monitoring, showing a clear correlation between normalised resistance change and bending angle. By addressing both mechanical fixation and electrical interfacing through embroidery-based integration, this approach provides a reproducible and scalable pathway for incorporating printed stretchable electronics into textile systems for motion capture and soft robotic applications.
• Abstract（参考訳）: スポーツパフォーマンストラッキング、リハビリテーション、怪我予防のためのウェアラブルセンシングシステムの開発は、快適さ、耐久性、正確な動き検出を組み合わせたスマートウェアの需要を増大させてきた。 本稿では,多素材直接筆記法と自動刺青を統合し,布地に直接埋め込まれた伸縮性ひずみセンサを製作する繊維適合加工ワークフローを提案する。 このプロセスは、シリコーンカーボネート・グリース・シリコーンスタックのシーケンシャルな多材料印刷と、機械的固定と電気的対面の両方を単一のステップで行う自動刺青を組み合わせている。 得られたハイブリッドセンサーは、電気的連続性を維持しながら最大120%のストレッチ性を示し、約60%のひずみ(R^2 = 0.99)、ゲージ係数が31.4、ヒステリシスが22.9%である。 80サイクル以上の繰り返し積み降ろし試験は、それぞれ0.135%と0.236%のベースラインとピークドリフトを示し、適度なサイクル・ツー・サイクルの安定性を示している。 メカニカルテストにより、シリコーン-ファブリック界面は大きな変形の下ではそのままであり、縫合境界ではなく繊維内では失敗することが明らかとなった。 予備的な概念実証として、センサをウェアラブル肘と膝関節スリーブに統合して関節角度モニタリングを行い、正常化抵抗変化と屈曲角度との明確な相関性を示した。 本手法は, 機械的固定と電気的界面の両面を内包し, 伸縮性のある電子部品を繊維系に組み込むことにより, モーションキャプチャーとソフトロボティクスの応用を再現可能かつスケーラブルに実現している。

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