Imperial-onderzoekers hebben nieuwe goedkope sensoren ingebouwd die ademhaling, hartslag en ammoniak in T-shirts en gezichtsmaskers controleren.

Mogelijke toepassingen variëren van het monitoren van inspanning, slaap en stress tot het diagnosticeren en monitoren van ziekten door middel van adem en vitale functies.

Gesponnen uit een nieuwe, door Imperial ontwikkelde, op katoen gebaseerde geleidende draad genaamd PECOTEX, kosten de sensoren weinig om te produceren. Slechts $ 0,15 produceert een meter draad om meer dan tien sensoren naadloos in kleding te integreren, en PECOTEX is compatibel met industriestandaard computergestuurde borduurmachines.

Eerste auteur van het onderzoek Fahad Alshabouna, Ph.D. kandidaat bij Imperial's Department of Bioengineering, zei:"Het flexibele medium van kleding betekent dat onze sensoren een breed scala aan toepassingen hebben. Ze zijn ook relatief eenvoudig te produceren, wat betekent dat we de productie kunnen opschalen en een nieuwe generatie wearables in kleding kunnen inluiden ."

De onderzoekers borduurden de sensoren in een gezichtsmasker om de ademhaling te controleren, een t-shirt om de hartactiviteit te controleren en textiel om gassen zoals ammoniak te controleren, een onderdeel van de adem dat kan worden gebruikt om de lever- en nierfunctie te detecteren. De ammoniaksensoren zijn ontwikkeld om te testen of gassensoren ook met borduurwerk kunnen worden vervaardigd.

Fahad voegde toe:"We hebben toepassingen gedemonstreerd voor het bewaken van hartactiviteit en ademhaling en het detecteren van gassen. Toekomstige mogelijke toepassingen omvatten het diagnosticeren en bewaken van ziekten en behandeling, het bewaken van het lichaam tijdens inspanning, slaap en stress, en gebruik in batterijen, verwarmingen en anti- statische kleding."

Het onderzoek is gepubliceerd in Materials Today .

Naadloze sensoren

Met draagbare sensoren, zoals die op smartwatches, kunnen we onze gezondheid en welzijn continu op een niet-invasieve manier monitoren. Tot nu toe was er echter een gebrek aan geschikte geleidende draden, wat verklaart waarom draagbare sensoren die naadloos in kleding zijn geïntegreerd, nog niet overal verkrijgbaar zijn.

Voer PECOTEX in. Het materiaal is ontwikkeld en tot sensoren gesponnen door Imperial-onderzoekers. Het materiaal is wasbaar in de machine en is minder breekbaar en meer elektrisch geleidend dan in de handel verkrijgbare geleidende draden op zilverbasis, wat betekent dat er meer lagen kunnen worden toegevoegd om complexe soorten sensoren te creëren.

De onderzoekers testten de sensoren tegen commercieel verkrijgbare geleidende draden op zilverbasis tijdens en nadat ze in kleding waren geborduurd.

Tijdens het borduren was PECOTEX betrouwbaarder en scheurde het minder snel, waardoor er meer lagen op elkaar konden worden geborduurd.

Na het borduren vertoonde PECOTEX een lagere elektrische weerstand dan de op zilver gebaseerde draden, wat betekent dat ze beter presteerden bij het geleiden van elektriciteit.

Hoofdauteur Dr. Firat Güder, ook van de afdeling Bioengineering, zei:"PECOTEX is hoogwaardig, sterk en aanpasbaar aan verschillende behoeften. Het is gemakkelijk schaalbaar, wat betekent dat we grote volumes goedkoop kunnen produceren met zowel huishoudelijke als industriële computergestuurde borduurmachines .

"Ons onderzoek opent spannende mogelijkheden voor draagbare sensoren in alledaagse kleding. Door ademhaling, hartslag en gassen te monitoren, kunnen ze al naadloos worden geïntegreerd en kunnen ze in de toekomst misschien zelfs helpen bij het diagnosticeren en monitoren van behandelingen van ziekten."

De geborduurde sensoren behielden de intrinsieke eigenschappen van de stof, zoals draagbaarheid, ademend vermogen en gevoel op de huid. Ze zijn ook wasbaar in de machine tot 30°C.

Vervolgens zullen de onderzoekers nieuwe toepassingsgebieden verkennen, zoals energieopslag, energiewinning en biochemische detectie voor gepersonaliseerde geneeskunde, en partners vinden voor commercialisering.

"PEDOT:PSS-gemodificeerde katoenen geleidende draad voor massaproductie van op textiel gebaseerde elektrische draagbare sensoren door geautomatiseerd borduurwerk", werd op 6 september 2022 gepubliceerd in Materials Today . + Verder verkennen

Elektronica borduren in de volgende generatie 'slimme' stoffen