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可穿戴传感器设计成T恤和面罩

导读 帝国理工学院的研究人员在T恤和面罩中嵌入了新的低成本传感器,用于监测呼吸、心率和氨气。潜在应用范围从监测运动、睡眠和压力到通过呼吸...

帝国理工学院的研究人员在T恤和面罩中嵌入了新的低成本传感器,用于监测呼吸、心率和氨气。潜在应用范围从监测运动、睡眠和压力到通过呼吸和生命体征诊断和监测疾病。

这些传感器由一种名为PECOTEX的新帝国开发的基于棉的导电线纺制而成,制造成本很低。只需0.15美元即可生产一米长的线,将十多个传感器无缝集成到服装中,PECOTEX与行业标准的电脑绣花机兼容。

该研究的第一作者FahadAlshabouna博士帝国理工学院生物工程系的候选人说:“服装的柔性介质意味着我们的传感器具有广泛的应用。它们也相对容易生产,这意味着我们可以扩大制造规模并迎来新一代的服装可穿戴设备。”

研究人员将传感器绣在面罩中以监测呼吸,将传感器绣在T恤上以监测心脏活动,将传感器绣在纺织品上以监测氨等气体,氨是一种可用于检测肝肾功能的呼吸成分。开发氨传感器是为了测试气体传感器是否也可以使用刺绣制造。

Fahad补充说:“我们展示了在监测心脏活动和呼吸以及传感气体方面的应用。未来的潜在应用包括诊断和监测疾病和治疗,在运动、睡眠和压力期间监测身体,以及用于电池、加热器和抗静态服装。”

该研究发表在《今日材料》上。

无缝传感器

可穿戴传感器,如智能手表上的传感器,让我们以非侵入方式持续监测我们的健康和幸福。然而,到目前为止,还缺乏合适的导电线,这解释了为什么无缝集成到衣服中的可穿戴传感器尚未广泛使用。

输入PECOTEX。该材料由帝国研究人员开发并纺成传感器,可机洗,比市售的银基导电线更不易断裂且导电性更高,这意味着可以添加更多层来制造复杂类型的传感器。

刺绣后棉线、PECOTEX和PECOTEX的扫描电子和光学显微照片。图片来源:GüderResearchGroup

研究人员在将传感器绣入衣服期间和之后,针对市售的银基导电线对传感器进行了测试。

在刺绣过程中,PECOTEX更可靠且不易断裂,从而可以在彼此之上绣制更多层。

刺绣后,PECOTEX表现出比银基线更低的电阻,这意味着它们在导电方面表现更好。

主要作者,也是生物工程系的FiratGüder博士说:“PECOTEX性能卓越、功能强大,可适应不同的需求。它易于扩展,这意味着我们可以使用家用和工业电脑刺绣机低成本地大批量生产.

“我们的研究为日常服装中的可穿戴传感器开辟了令人兴奋的可能性。通过监测呼吸、心率和气体,它们已经可以无缝集成,甚至可能在未来帮助诊断和监测疾病的治疗。”

刺绣传感器保留了织物的固有特性,例如耐磨性、透气性和皮肤触感。它们还可以在高达30°C的温度下机洗。

接下来,研究人员将探索个性化医疗的储能、能量收集和生化传感等新应用领域,并寻找商业化合作伙伴。

2022年9月6日在MaterialsToday上发表了“PEDOT:PSS改性棉导电线,用于通过计算机刺绣大规模制造基于纺织品的可穿戴电子传感器”。

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