Разработана «умная» одежда из наноматериалов, собирающая ЭКГ

Прочитано: 560 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Оценок пока нет)
Loading ... Loading ...


Гибкие волокна углеродных нанотрубок, вплетенные в одежду, собирают точную ЭКГ и частоту сердечных сокращений.

Нет необходимости надевать неудобные умные часы или нагрудные ремни, чтобы следить за своим сердцем, если ваша удобная рубашка может работать лучше.

Это идея « умной одежды », разработанная лабораторией Университета Райса, которая использовала свою проводящую нить из нанотрубок для создания функциональности обычной одежды.

Лаборатория инженеров-химиков и биомолекул Маттео Паскуали из инженерной лаборатории школы Брауна сообщила в журнале Американского химического общества Nano Letters, что они вшили волокна нанотрубок в спортивную одежду, чтобы контролировать частоту сердечных сокращений и снимать непрерывную электрокардиограмму (ЭКГ) владельца.

Разработана "умная" одежда из наноматериалов, собирающая ЭКГ

По словам исследователей, волокна такие же проводящие, как и металлические провода, но их можно мыть, они удобны и с меньшей вероятностью сломаются, когда тело находится в движении.

В целом рубашка, которую они улучшили, лучше собирала данные, чем стандартный нагрудный монитор, проводивший живые измерения во время экспериментов. В сочетании с коммерческими медицинскими электродными мониторами рубашка из углеродных нанотрубок давала немного лучшие ЭКГ.

«Рубашка должна плотно прилегать к груди, — сказала аспирантка Райс Лорен Тейлор, ведущий автор исследования. «В будущих исследованиях мы сосредоточимся на использовании более плотных участков нитей углеродных нанотрубок, чтобы было больше площади поверхности для контакта с кожей».


Исследователи отметили, что волокна нанотрубок мягкие и гибкие, а одежду, в которую они входят, можно стирать в стиральной машине. Волокна можно вшивать в ткань, как стандартную нить. Строчка зигзаг позволяет ткани растягиваться, не ломая ее.

По словам Тейлора, волокна обеспечивали не только устойчивый электрический контакт с кожей пользователя, но также служили электродами для подключения электроники, такой как передатчики Bluetooth, для передачи данных на смартфон или подключения к монитору Холтера, который можно положить в карман пользователя.

Лаборатория Паскуали представила волокно из углеродных нанотрубок в 2013 году. С тех пор волокна, каждое из которых содержит десятки миллиардов нанотрубок, изучались для использования в качестве мостов для восстановления поврежденных сердец, в качестве электрических интерфейсов с мозгом, для использования в кохлеарных имплантатах, в качестве гибких антенн. а также для автомобильной и авиакосмической промышленности. Их разработка также является частью Rice-based Carbon Hub, многоуниверситетской исследовательской инициативы под руководством Райса, запущенной в 2019 году.

Исходные нити нанотрубок, шириной около 22 микрон, были слишком тонкими для швейной машины. Тейлор сказал, что для создания сшиваемой нити использовалась канатная машина, по сути, три пучка по семь нитей в каждой, сотканные в размер, примерно эквивалентный обычной нити.

«Мы работали с кем-то, кто продавал маленькие машины, предназначенные для изготовления канатов для моделей кораблей», — сказал Тейлор, который сначала попытался сплести нить вручную, но с ограниченным успехом. «Он смог создать для нас устройство среднего размера, которое делает то же самое».

Она сказала, что зигзагообразный узор можно отрегулировать с учетом того, насколько рубашка или другая ткань может растянуться. Тейлор сказал, что команда работает с доктором Мехди Разави и его коллегами из Техасского института сердца, чтобы выяснить, как улучшить контакт с кожей.

По словам исследователей, волокна, вплетенные в ткань, также могут использоваться для встраивания антенн или светодиодов. Незначительные изменения геометрии волокон и соответствующей электроники могут в конечном итоге позволить одежде контролировать жизненно важные функции, силу напряжения или частоту дыхания.

Тейлор отметил, что другие потенциальные применения могут включать интерфейсы человек-машина для автомобилей или мягкой робототехники, или в качестве антенн, мониторов состояния здоровья и баллистической защиты в военной форме. «Несколько лет назад мы продемонстрировали с коллегой, что волокна из углеродных нанотрубок лучше рассеивают энергию в расчете на массу, чем кевлар, и это было без некоторых улучшений, которые мы имели с тех пор в прочности на разрыв», — сказала она.

«Мы видим, что после двух десятилетий разработки в лабораториях по всему миру этот материал находит все большее и большее применение», — сказал Паскуали. «Благодаря сочетанию проводимости, хорошего контакта с кожей, биосовместимости и мягкости нити из углеродных нанотрубок являются естественным компонентом носимых устройств».

Он сказал, что рынок носимых устройств, хотя и относительно небольшой, может стать отправной точкой для нового поколения экологически чистых материалов, которые могут быть получены из углеводородов путем прямого разделения, процесса, который также дает чистый водород. Разработка таких материалов находится в центре внимания Carbon Hub.

«Мы находимся в той же ситуации, что и солнечные батареи несколько десятилетий назад», — сказал Паскуали. «Нам нужны руководители приложений, которые могут подтолкнуть к расширению производства и повышению эффективности».

Разработана "умная" одежда из наноматериалов, собирающая ЭКГ



Новости партнеров

Загрузка...