Bærbare sensorer stylet til t-shirts og ansigtsmasker

Imperialistiske forskere har indlejret nye billige sensorer, der overvåger vejrtrækning, hjertefrekvens og ammoniak i t-shirts og ansigtsmasker.

Potentielle anvendelser spænder fra overvågning af træning, søvn og stress til diagnosticering og overvågning af sygdom gennem åndedræt og vitale tegn.

Spundet af en ny Imperial-udviklet bomuldsbaseret ledende tråd kaldet PECOTEX, koster sensorerne lidt at fremstille. Kun $0,15 producerer en meter tråd til problemfrit at integrere mere end ti sensorer i tøj, og PECOTEX er kompatibel med industristandard computeriserede broderimaskiner.

Første forfatter til forskningen Fahad Alshabouna, ph.d. kandidat ved Imperial's Department of Bioengineering, sagde:"Det fleksible medium af tøj betyder, at vores sensorer har en bred vifte af applikationer. De er også relativt nemme at producere, hvilket betyder, at vi kan opskalere produktionen og indvarsle en ny generation af wearables i tøj ."

Forskerne broderede sensorerne ind i en ansigtsmaske til at overvåge vejrtrækningen, en t-shirt til at overvåge hjerteaktivitet og tekstiler til at overvåge gasser som ammoniak, en komponent af åndedrættet, der kan bruges til at detektere lever- og nyrefunktion. Ammoniaksensorerne blev udviklet til at teste, om gassensorer også kunne fremstilles ved hjælp af broderi.

Fahad tilføjede:"Vi demonstrerede applikationer til overvågning af hjerteaktivitet og vejrtrækning og sansning af gasser. Fremtidige potentielle applikationer omfatter diagnosticering og overvågning af sygdom og behandling, overvågning af kroppen under træning, søvn og stress og brug i batterier, varmeapparater og anti- statisk tøj."

Forskningen er offentliggjort i Materials Today .

Sømløse sensorer

Bærbare sensorer, som dem på smartwatches, lader os løbende overvåge vores helbred og velvære non-invasivt. Indtil nu har der imidlertid været mangel på passende ledende tråde, hvilket forklarer, hvorfor bærbare sensorer, der er sømløst integreret i tøj, endnu ikke er almindeligt tilgængelige.

Indtast PECOTEX. Materialet er udviklet og spundet til sensorer af Imperial-forskere og kan maskinvaskes og er mindre knækkeligt og mere elektrisk ledende end kommercielt tilgængelige sølvbaserede ledende tråde, hvilket betyder, at flere lag kan tilføjes for at skabe komplekse typer sensorer.

Forskerne testede sensorerne mod kommercielt tilgængelige sølvbaserede ledende tråde under og efter de blev broderet ind i tøj.

Under broderi var PECOTEX mere pålidelig og mindre tilbøjelig til at gå i stykker, hvilket gjorde det muligt at brodere flere lag oven på hinanden.

Efter broderi viste PECOTEX lavere elektrisk modstand end de sølvbaserede tråde, hvilket betyder, at de klarede sig bedre til at lede elektricitet.

Hovedforfatter Dr. Firat Güder, også fra Department of Bioengineering, sagde:"PECOTEX er højtydende, stærk og kan tilpasses forskellige behov. Det er let skalerbart, hvilket betyder, at vi kan producere store mængder billigt ved hjælp af både hjemme- og industrielle computeriserede broderimaskiner .

"Vores forskning åbner op for spændende muligheder for bærbare sensorer i hverdagstøj. Ved at overvåge vejrtrækning, hjertefrekvens og gasser kan de allerede integreres problemfrit og måske endda være i stand til at hjælpe med at diagnosticere og overvåge behandlinger af sygdomme i fremtiden."

De broderede sensorer bibeholdt stoffets iboende egenskaber såsom slidstyrke, åndbarhed og følelse på huden. De kan også maskinvaskes ved op til 30°C.

Dernæst vil forskerne udforske nye anvendelsesområder som energilagring, energihøst og biokemisk sensing til personlig medicin, samt finde partnere til kommercialisering.

"PEDOT:PSS-modificeret ledende bomuldstråd til massefremstilling af tekstilbaserede elektriske bærbare sensorer ved computeriseret broderi," blev offentliggjort 6. september 2022 i Materials Today . + Udforsk yderligere

Broderer elektronik til den næste generation af 'smarte' stoffer