I ricercatori dell'Imperial hanno incorporato nuovi sensori a basso costo che monitorano la respirazione, la frequenza cardiaca e l'ammoniaca in magliette e mascherine.

Le potenziali applicazioni vanno dal monitoraggio dell'esercizio, del sonno e dello stress alla diagnosi e al monitoraggio delle malattie attraverso il respiro e i segni vitali.

Filati da un nuovo filo conduttivo a base di cotone sviluppato da Imperial chiamato PECOTEX, i sensori costano poco da produrre. Solo $ 0,15 produce un metro di filo per integrare perfettamente più di dieci sensori negli indumenti e PECOTEX è compatibile con le macchine da ricamo computerizzate standard del settore.

Primo autore della ricerca Fahad Alshabouna, Ph.D. candidato al Dipartimento di Bioingegneria dell'Imperial, ha dichiarato:"Il mezzo flessibile dell'abbigliamento significa che i nostri sensori hanno un'ampia gamma di applicazioni. Sono anche relativamente facili da produrre, il che significa che potremmo aumentare la produzione e inaugurare una nuova generazione di dispositivi indossabili nell'abbigliamento ."

I ricercatori hanno ricamato i sensori in una maschera facciale per monitorare la respirazione, una maglietta per monitorare l'attività cardiaca e tessuti per monitorare gas come l'ammoniaca, un componente del respiro che può essere utilizzato per rilevare la funzionalità epatica e renale. I sensori di ammoniaca sono stati sviluppati per verificare se i sensori di gas possono essere realizzati anche utilizzando il ricamo.

Fahad ha aggiunto:"Abbiamo dimostrato applicazioni nel monitoraggio dell'attività cardiaca e della respirazione e nel rilevamento di gas. Le potenziali applicazioni future includono la diagnosi e il monitoraggio di malattie e trattamenti, il monitoraggio del corpo durante l'esercizio, il sonno e lo stress e l'uso in batterie, riscaldatori e anti- abbigliamento statico."

La ricerca è pubblicata su Materials Today .

Sensori senza soluzione di continuità

I sensori indossabili, come quelli degli smartwatch, ci consentono di monitorare continuamente la nostra salute e il nostro benessere in modo non invasivo. Finora, tuttavia, c'è stata una mancanza di fili conduttivi adeguati, il che spiega perché i sensori indossabili perfettamente integrati negli indumenti non sono ancora ampiamente disponibili.

Entra in PECOTEX. Sviluppato e trasformato in sensori dai ricercatori Imperial, il materiale è lavabile in lavatrice ed è meno fragile e più elettricamente conduttivo rispetto ai fili conduttivi a base d'argento disponibili in commercio, il che significa che è possibile aggiungere più strati per creare tipi complessi di sensori.

I ricercatori hanno testato i sensori contro fili conduttivi a base d'argento disponibili in commercio durante e dopo che sono stati ricamati sui vestiti.

Durante il ricamo, PECOTEX era più affidabile e meno soggetto a rotture, consentendo di ricamare più strati uno sopra l'altro.

Dopo il ricamo, PECOTEX ha dimostrato una resistenza elettrica inferiore rispetto ai fili a base d'argento, il che significa che hanno ottenuto prestazioni migliori nella conduzione dell'elettricità.

L'autore principale, il Dr. Firat Güder, anche lui del Dipartimento di Bioingegneria, ha affermato:"PECOTEX è ad alte prestazioni, resistente e adattabile a diverse esigenze. È facilmente scalabile, il che significa che possiamo produrre grandi volumi a basso costo utilizzando macchine da ricamo computerizzate sia domestiche che industriali .

"La nostra ricerca apre interessanti possibilità per i sensori indossabili nell'abbigliamento di tutti i giorni. Monitorando la respirazione, la frequenza cardiaca e i gas, possono già essere perfettamente integrati e potrebbero anche essere in grado di aiutare a diagnosticare e monitorare i trattamenti delle malattie in futuro."

I sensori ricamati hanno mantenuto le proprietà intrinseche del tessuto come vestibilità, traspirabilità e sensazione sulla pelle. Sono anche lavabili in lavatrice fino a 30°C.

Successivamente, i ricercatori esploreranno nuove aree di applicazione come l'accumulo di energia, la raccolta di energia e il rilevamento biochimico per la medicina personalizzata, oltre a trovare partner per la commercializzazione.

"PEDOT:filo conduttivo di cotone modificato con PSS per la produzione in serie di sensori indossabili elettrici basati su tessuto mediante ricamo computerizzato", è stato pubblicato il 6 settembre 2022 in Materials Today . + Esplora ulteriormente

Ricamare l'elettronica nella prossima generazione di tessuti "intelligenti"