تبدیل لباس های معمولی به حسگرهای زیستی

استادیار مهندسی شیمی دانشگاه یوتا، Huanan Zhang، فرآیندی توسعه داده است که می‌تواند پارچه لباس را به حسگرهای زیستی تبدیل ‌کند تا فعالیت الکتریکی عضلات را اندازه بگیرد. این می‌تواند راهکار بسیار بهتری در اندازه‌گیری فعالیت عضلانی برای توانبخشی فیزیکی یا سایر کاربردهای پزشکی باشد. حسگرهای بیوالکتریک فعلی ناکارآمد، ناراحت کننده، گران و پرهزینه هستند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

تبدیل لباس های معمولی به حسگرهای زیستی

این فناوری جدید در مقاله‌ای که در مجله APL Materials منتشر شد، به تفصیل شرح داده شده است. مقاله «منسوجات الکترونیکی زیست پایدار و زیست سازگار مبتنی بر نانوکامپوزیت طلا و نقره برای حسگرهای زیستی الکترومیوگرافی پوشیدنی» با همکاری Taehwan Lim دانشجوی فارغ‌التحصیل مهندسی شیمی از دانشگاه یوتا و Sohee Lee از گروه پوشاک و منسوجات در دانشگاه Gyeongsang کره جنوبی نوشته شده است.

اندازه‌گیری فعالیت الکتریکی عضلات

Zhang و گروهش روشی ابداع کرده‌اند که از پارچه‌های معمولی ساخته شده از پنبه و پلی‌استر را به حسگرهایی تبدیل می‌کنند که تکانه‌های الکتریکی تولید شده از حرکت ماهیچه‌ها را اندازه می‌گیرند. این راهکار بسیار بهتری در اندازه‌گیری فعالیت عضلانی برای توانبخشی فیزیکی یا سایر کاربردهای پزشکی است. حسگرهای بیوالکتریک فعلی ناکارآمد، ناراحت کننده، گران و پرهزینه هستند.

Zhang می‌گوید: «این روش جدید می‌تواند به پزشکان کمک کند تا سیگنال‌های الکتریکی طولانی‌ مدت عضله را با دقت بیشتری جمع‌آوری کنند. و ما می توانیم درک بهتری از پیشرفت بیمار و نتایج درمانی آنها در طول زمان داشته باشیم».

شیوه ساخت حسگرهای پوشیدنی

هنگامی که ماهیچه انسان منقبض می‌شود، سیگنال‌های الکتریکی را به شکل یون (بر خلاف الکترون‌های یک دستگاه الکتریکی) منتشر می‌کند. فرآیند Zhang شامل قرار دادن یک لایه میکروسکوپی نقره بر روی یک تکه پارچه است تا ماده را رسانا و در نتیجه سیگنال الکتریکی را از ماهیچه دریافت کند.

اما داشتن یک لایه نقره به تنهایی مشکل‌ساز است زیرا این فلز در تماس طولانی مدت با پوست می‌تواند تا حدودی سمی باشد. بنابراین پژوهشگران لایه میکروسکوپی دومی از طلا را نیز بر جای می‌گذارند تا اثر سمی نقره را خنثی کند. طلا نه تنها از پوست در برابر نقره محافظت می‌کند، بلکه سیگنال الکتریکی را نیز تقویت می‌کند. Zhang ادامه می‌دهد: «لایه نقره رسانایی پایه را فراهم می‌کند، اما طلا سیگنال و زیست سازگاری را بهبود می‌بخشد».

لایه نقره روی پارچه در فرآیندی شبیه به چاپ یک تصویر گرافیکی بر روی یک تی‌شرت اعمال می‌شود و تنها روی قسمت‌هایی از لباس انجام می‌شود که عضله مورد نظر قرار دارد. سپس لایه طلا با روش الکتروشیمیایی ته‌نشین می‌شود. درنهایت تکه‌های حسگر به سیم‌ها و یک دستگاه الکترومیوگرافی (EMG) قابل حمل متصل می‌شوند تا انقباضات عضلانی را اندازه بگیرد.

ویژگی‌ها و کاربردها

به گفته Zhang، این حسگرها در برابر چرخش‌های مکرر در ماشین لباسشویی نیز مقاوم است. گروه او یک تکه از این حسگرهای زیستی را ۱۵ بار با ماشین لباسشویی شستند که تأثیری بر کارایی حسگرها نداشت.

در حال حاضر، Zhang و گروهش این روش را روی یک آستین برای ساعد آزمایش کرده‌اند. این فناوری بیشتر روی آستین‌ها یا جوراب‌های تنگ استفاده می‌شود، زیرا لباس‌ها باید دائماً پوست را لمس کنند.

لباس‌های مجهز به حسگر نمونه‌ی دیگری از فناوری‌های پوشیدنی محبوب است که به طور مداوم بر سلامت شما در طول روز نظارت می‌کنند، مانند ساعت هوشمند اپل. Zhang روزی را تصور می‌کند که لباس‌هایش می‌توانند با یک ساعت دیجیتال ارتباط برقرار کنند تا خوانش‌های لحظه‌ای را ارائه دهند، البته در صورتی که نمایشگرهای  EGM به اندازه کافی کوچک شوند.


بیشتر بخوانیم:

>> پژوهش های پوشیدنی در Stanford

>> این پوشیدنی های چاپ سه بعدی نیازی به شارژ ندارند


منبع: techxplore.com

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *