化学工程助理教授 Huanan Zhang 开发了一种工艺,可将服装面料转化为生物传感器,可在肌肉穿着时测量其电活动。
最近发表在科学杂志上的一篇论文详细介绍了他的新技术, APL Materials。这篇论文“用于可穿戴肌电生物传感器的基于金和银纳米复合材料的生物稳定和生物相容性电子纺织品”由犹他大学化学工程研究生 Taehwan Lim 和庆尚国立服装纺织系的 Sohee Lee 合着韩国大学。
张和他的团队设计了一种方法,将棉/涤纶混纺制成的普通纺织品转化为传感器,测量 肌肉运动产生的电脉冲。这可能成为测量肌肉活动以进行身体康复或其他医疗应用的更好解决方案。通常,当前的生物电传感器技术将带有电线的传感器贴在皮肤上,有时可能无效、不舒服、昂贵且制造成本高。
“这种新方法可以让临床医生更精确地收集肌肉的长期电信号,”张说。“而且随着时间的推移,我们可以更好地了解患者的进展情况,从而更好地了解他们的治疗结果。”
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。
但是只有一层银是一个问题,因为金属在与皮肤长时间接触时会有些毒性。因此,研究人员还沉积了第二层微观金层,这种金层触感无毒。张说,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,但顶部的金提高了信号和生物相容性,它有助于降低制造纯金设备的成本,”他说。
银层以类似于将图形丝网印刷到 T 恤上的过程施加到织物上,并且它只施加到衣服上接触被测量肌肉的区域。然后通过电化学方法沉积金层。然后将传感器贴片连接到电线和测量肌肉收缩的便携式肌电图 (EMG) 设备。
张说,同样重要的是,该过程还可以抵抗洗衣机中的重复循环。他的团队将经过该工艺处理过的衣服洗了 15 次,它们并没有影响传感器的功效。
目前,张和他的团队已经在前臂的压缩套筒上测试了该方法。虽然这项技术主要用于压缩袖子或袜子,因为它需要衣服不断接触皮肤,但张想象它也可以用于其他紧身服装,如自行车裤或运动紧身裤。
这种配备传感器的服装是可穿戴技术流行趋势的另一个例子,这些技术可以全天持续监控您的健康状况,例如 Apple Watch。张甚至设想有一天,如果EGM 监视器变得足够小,他的衣服可以与数字手表交互以提供实时读数。
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