科學家開發可利用LED來監測生命體征的智能服裝

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 23 日 11:12 | 分類 產業

據外媒報道,萊斯大學研究人員近日展示了一種帶有碳納米管線的服裝,該服裝可對穿著者的心臟進行持續監測。如果你舒適的服裝能做得更好,就沒有必要戴上不舒服的智能手表或胸帶來監測你的心臟。這就是萊斯大學實驗室開發的”智能服裝”背后的想法,該實驗室采用其導電納米管線將功能編織到常規服裝中。

該校布朗工程學院化學和生物分子工程師Matteo Pasquali的實驗室在美國化學學會雜志《納米通訊》上報告說,它將納米管纖維縫入運動服,以監測心率并對穿著者進行持續的心電圖監測。

據研究人員說,這種纖維與金屬線一樣具有導電性,但可清洗、舒適,而且當身體處于運動狀態時,斷裂的可能性小得多??偟膩碚f,他們加強的服裝在收集數據方面比在實驗中進行現場測量的標準胸帶式監測器更好。當與商業醫療電極監測器相匹配時,碳納米管服裝的心電圖效果略好。

“這件服裝必須緊貼胸部,”該研究的主要作者、萊斯大學研究生勞倫-泰勒說。”在未來的研究中,我們將專注于使用更密集的碳納米管線塊,以便有更多的表面積接觸皮膚。”

圖片來源:拍信網正版圖庫

研究人員指出,納米管纖維柔軟而有彈性,加入了它們的衣服可以機洗。這些纖維可以像標準線一樣用機器縫在織物上。之字形的縫合模式允許織物拉伸而不破壞它們。

泰勒說,這些纖維不僅能與穿戴者的皮膚提供穩定的電接觸,還能作為電極連接藍牙發射器等電子設備,將數據轉發到智能手機上,或連接到可以放在用戶口袋里的Holter監測器。

Pasquali的實驗室在2013年推出了碳納米管纖維。從那時起,每根含有數百億個納米管的纖維已被研究用于修復受損心臟的橋梁,作為大腦的電接口,用于人工耳蝸,作為柔性天線以及汽車和航空航天應用。它們的開發也是基于萊斯大學的碳中心的一部分,這是一個由萊斯大學領導的多大學研究倡議,于2019年啟動。

最初的納米管絲大約有22微米寬,太細了,縫紉機無法處理。泰勒說,使用了一個制繩機來制造可縫制的線,基本上是三束,每束七根細絲,織成與普通線大致相當的尺寸。

泰勒說:”我們與一個賣小機器的人合作,這個小機器是為模型船制作繩索而設計的,”泰勒說,他們起初試圖用手編織線,但成功率有限。”他能夠為我們制作一個中等規模的設備,可以做到這一點。”

她說,”之”字形圖案可以進行調整,以考慮到一件運動服或其他織物可能的拉伸程度。泰勒說,該團隊正在與Mehdi Razavi博士和他在德克薩斯心臟研究所的同事合作,以弄清如何最大限度地與皮膚接觸。

研究人員表示,織入織物的纖維還可以用來嵌入天線或LED。對纖維的幾何形狀和相關的電子器件稍作修改,最終可以讓衣服監測生命體征、用力或呼吸頻率。

泰勒指出,其他潛在用途可能包括汽車或軟體機器人的人機界面,或作為天線、健康監測器和軍服的防彈保護。她說:“我們幾年前與一個合作者證明了碳納米管纖維在單位重量上比凱夫拉爾纖維更好地消散能量,而且這還沒有我們后來在抗拉強度方面取得的一些進展?!?/p>

“我們看到,在全世界的實驗室中經過20年的發展,這種材料在越來越多的應用中發揮作用,”Pasquali說。”由于結合了導電性、與皮膚的良好接觸、生物相容性和柔軟性,碳納米管線是可穿戴設備的一個自然組成部分。”

他說,可穿戴設備市場雖然相對較小,但可以成為新一代可持續材料的一個切入點,這些材料可以通過直接分裂從碳氫化合物中提取,這一過程也可以產生清潔的氫氣。開發這種材料是碳中心的一個重點。

“我們現在的情況與幾十年前的太陽能電池一樣,”Pasquali說?!拔覀冃枰軌驗閿U大生產規模和提高效率提供動力的應用領導者?!保▉碓矗篶nBeta)

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