智能可穿戴技術(shù)的發(fā)展對于消費者日常健康狀況監(jiān)測以及患者疾病跟蹤十分重要,然而由于傳統(tǒng)傳感器和電極等剛性配件無法簡單地集成到柔韌的紡織物中,目前多數(shù)智能可穿戴設(shè)備都是剛性的,例如手表、胸帶或者眼鏡。
同時,目前市面上多數(shù)智能可穿戴電子設(shè)備,都無法準確監(jiān)測用戶心電圖,僅具有參考價值。而像心率胸帶這類可以較準確監(jiān)測人體心電圖的設(shè)備,由于舒適性較為欠缺,一般只有較為專業(yè)的人員才會使用。
為此,美國萊斯大學(xué)研究人員推出了一款“智能”襯衫。該襯衫使用交織的碳納米管纖維提供與皮膚的穩(wěn)定電接觸,能夠持續(xù)收集心臟活動數(shù)據(jù)。這種纖維與金屬一樣具有導(dǎo)電性,但可水洗,且穿著舒適,并且在身體運動時斷裂的可能性很小,強度比肩凱夫拉和碳纖維。
近年來,隨著一維碳納米管和二維石墨烯等具有獨特維度的先進碳材料研究發(fā)展,碳材料已經(jīng)成為應(yīng)變傳感器的研究熱點。不同的碳材料,性能也不同,如何利用碳納米管及其它碳材料的優(yōu)勢,對開發(fā)同時具有高靈敏和高拉伸的應(yīng)變傳感器的研究至關(guān)重要。
早在2013 年的時候,該團隊的研究人員就推出了碳納米管纖維材料,這些纖維由數(shù)百億個碳納米管組成,被廣泛應(yīng)用于心臟損傷修復(fù)、腦電接口、人工耳蝸植入物、柔性天線以及汽車和航空領(lǐng)域。
由于碳納米管纖維具有高強度、高導(dǎo)電性、高組織相容性、低電阻、柔軟且有彈性,因此,研究人員嘗試在T 恤中創(chuàng)建可以用于無創(chuàng)和連續(xù)心電圖監(jiān)測的柔軟、可穿戴智能心電監(jiān)測設(shè)備。在反復(fù)實驗中,該智能襯衫最終誕生。
該襯衫柔軟而有彈性,可水洗,且穿著舒適,之字形的縫合模式允許織物拉伸而不破壞它們。因為碳納米纖維的特性,不僅能與穿戴者的皮膚提供穩(wěn)定的電接觸,還能作為電極連接藍牙發(fā)射器等電子設(shè)備,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到智能手機上,或連接到放在用戶口袋里的監(jiān)測器。
但該智能服裝穿著時必須緊貼胸部,因此在未來的研發(fā)中,研究人員會更專注于使用更密集的碳納米管線塊,以便有更多的表面積接觸皮膚,從而減少監(jiān)測的局限性。
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