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智能衬衫可使用碳纳米管纤维监测心率

2021-09-22 11:18
陈述根本
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文|陈根

智能可穿戴技术的发展对于消费者日常健康状况监测以及患者疾病跟踪十分重要,然而由于传统传感器和电极等刚性配件无法简单地集成到柔韧的纺织物中,目前多数智能可穿戴设备都是刚性的,例如手表、胸带或者眼镜。

同时,目前市面上多数智能可穿戴电子设备,都无法准确监测用户心电图,仅具有参考价值。而像心率胸带这类可以较准确监测人体心电图的设备,由于舒适性较为欠缺,一般只有较为专业的人员才会使用。

为此,美国莱斯大学研究人员推出了一款“智能”衬衫。该衬衫使用交织的碳纳米管纤维提供与皮肤的稳定电接触,能够持续收集心脏活动数据。这种纤维与金属一样具有导电性,但可水洗,且穿着舒适,并且在身体运动时断裂的可能性很小,强度比肩凯夫拉和碳纤维。

近年来,随着一维碳纳米管和二维石墨烯等具有独特维度的先进碳材料研究发展,碳材料已经成为应变传感器的研究热点。不同的碳材料,性能也不同,如何利用碳纳米管及其它碳材料的优势,对开发同时具有高灵敏和高拉伸的应变传感器的研究至关重要。

陈根:智能衬衫,使用碳纳米管纤维监测心率

早在2013 年的时候,该团队的研究人员就推出了碳纳米管纤维材料,这些纤维由数百亿个碳纳米管组成,被广泛应用于心脏损伤修复、脑电接口、人工耳蜗植入物、柔性天线以及汽车和航空领域。

由于碳纳米管纤维具有高强度、高导电性、高组织相容性、低电阻、柔软且有弹性,因此,研究人员尝试在T 恤中创建可以用于无创和连续心电图监测的柔软、可穿戴智能心电监测设备。在反复实验中,该智能衬衫最终诞生。

该衬衫柔软而有弹性,可水洗,且穿着舒适,之字形的缝合模式允许织物拉伸而不破坏它们。因为碳纳米纤维的特性,不仅能与穿戴者的皮肤提供稳定的电接触,还能作为电极连接蓝牙发射器等电子设备,将数据转发到智能手机上,或连接到放在用户口袋里的监测器。

但该智能服装穿着时必须紧贴胸部,因此在未来的研发中,研究人员会更专注于使用更密集的碳纳米管线块,以便有更多的表面积接触皮肤,从而减少监测的局限性。

陈根:智能衬衫,使用碳纳米管纤维监测心率


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