物理科技生物学-PHYICA

工程师们开发了一种将普通衣服变成生物传感器的方法

技术工程 2022-02-05 22:02:26

Wash-and-wear sensors在这张图片中,压缩套管变成了一个生物传感器,可以测量肌肉运动产生的电脉冲。图中显示的是握拳时由袖筒拾取的电活动测量值。信用:张华南/犹他大学他们说你穿什么就是什么。犹他大学工程学院创造的新生物传感器技术使这一点更加真实。化学工程助理教授张华南开发了一种将服装面料转化为生物传感器的方法,该传感器可以在穿着时测量肌肉的电活动。

他的新技术最近在科学杂志《人工晶状体材料》上发表的一篇论文中有详细介绍。这篇题为“用于可穿戴肌电图生物传感器的基于金银纳米复合材料的生物稳定和生物相容电子纺织品”的论文是由犹他大学化学工程研究生林泰焕和韩国庆尚国立大学服装与纺织品系的李苏希共同撰写的。

张和他的团队设计了一种方法,将普通的棉/聚酯混纺织物制成传感器,测量肌肉运动产生的电脉冲。这可能会成为一个更好的解决方案,在身体康复或其他医疗应用中测量肌肉活动。通常,目前的生物电传感器技术将传感器用导线绑在皮肤上,这种技术有时会无效、不舒服、昂贵且制造成本高。

“这种新方法可以使临床医生更精确地收集肌肉的长期电信号,”张说。“我们可以更好地了解患者的进展,从而了解他们随时间推移的治疗结果。”

当人体肌肉收缩时,它会以离子的形式发出电信号(与来自电动设备的电子相反)。张的过程包括在一块织物上沉积一层微小的银,使材料具有导电性,从而接收来自肌肉的电信号。

Wash-and-wear sensors美国犹他大学化学工程系助理教授张华南开发了一种方法,可以将衣物fabri c转化为生物传感器,在穿戴时测量肌肉的电活动。学分:丹·希克森/犹他大学工程学院但是只有一层银是一个问题,因为这种金属在长时间接触皮肤时会有一定的毒性。因此,研究人员还沉积了第二层微观金,这种金摸起来是无毒的。张说,黄金不仅可以保护皮肤免受银的侵害,还可以增强电信号。

“银层提供了基线电导率,但顶部的金层改善了信号和生物相容性,有助于降低制造纯金器件的成本,”他说。

银层应用于织物的过程类似于在t恤上丝网印刷图形,它仅应用于衣服上接触被测肌肉的区域。然后通过电化学方法沉积金层。传感器贴片然后被连接到电线和一个便携式肌电图设备上,该设备测量肌肉收缩。

同样重要的是,这个过程也能抵抗洗衣机的反复循环,张说。他的团队对一件经过这种工艺处理的衣服进行了15次洗涤,它们没有影响传感器的功效。

目前,张和他的团队已经在前臂加压套上测试了这种方法。虽然这项技术主要用于压缩袖或短袜,因为它需要衣服不断接触皮肤,但张认为它也可以用于其他紧身衣服,如自行车裤或运动紧身衣。

这种配备传感器的服装是可穿戴技术流行趋势的又一个例子,可穿戴技术可以在一天中持续监控你的健康,比如苹果手表。张甚至设想有一天,他的衣服可以与一块数字手表接口,提供实时读数,前提是EGM显示器变得足够小。

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