Los sensores de las mascarillas miden la frecuencia respiratoria y los sensores de las camisetas miden la frecuencia cardíaca. Crédito:Grupo de Investigación Güder
Los investigadores imperiales han incorporado nuevos sensores de bajo costo que monitorean la respiración, la frecuencia cardíaca y el amoníaco en camisetas y máscaras faciales.
Las aplicaciones potenciales van desde monitorear el ejercicio, el sueño y el estrés hasta diagnosticar y monitorear enfermedades a través de la respiración y los signos vitales.
Hilados a partir de un nuevo hilo conductor a base de algodón desarrollado por Imperial llamado PECOTEX, los sensores cuestan poco para fabricar. Solo $0.15 produce un metro de hilo para integrar a la perfección más de diez sensores en la ropa, y PECOTEX es compatible con las máquinas de bordar computarizadas estándar de la industria.
Primer autor de la investigación Fahad Alshabouna, Ph.D. candidato en el Departamento de Bioingeniería de Imperial, dijo:"El medio flexible de la ropa significa que nuestros sensores tienen una amplia gama de aplicaciones. También son relativamente fáciles de producir, lo que significa que podríamos ampliar la fabricación y marcar el comienzo de una nueva generación de dispositivos portátiles en la ropa. ."
Los investigadores bordaron los sensores en una máscara facial para monitorear la respiración, una camiseta para monitorear la actividad cardíaca y textiles para monitorear gases como el amoníaco, un componente de la respiración que puede usarse para detectar la función hepática y renal. Los sensores de amoníaco se desarrollaron para probar si los sensores de gas también podrían fabricarse mediante bordado.
L:Una máquina de bordar estándar de la industria. R:Sensores incrustados en una máscara facial y una camiseta. Crédito:Grupo de Investigación Güder
Fahad agregó:"Demostramos aplicaciones en el monitoreo de la actividad cardíaca y la respiración, y la detección de gases. Las aplicaciones potenciales futuras incluyen el diagnóstico y el monitoreo de enfermedades y tratamientos, el monitoreo del cuerpo durante el ejercicio, el sueño y el estrés, y el uso en baterías, calentadores y anti- ropa estática".
La investigación se publica en Materials Today .
Sensores sin soldadura
Los sensores portátiles, como los de los relojes inteligentes, nos permiten monitorear continuamente nuestra salud y bienestar de manera no invasiva. Sin embargo, hasta ahora, ha habido una falta de hilos conductores adecuados, lo que explica por qué los sensores portátiles integrados a la perfección en la ropa aún no están ampliamente disponibles.
Ingresa PECOTEX. Desarrollado y transformado en sensores por investigadores de Imperial, el material se puede lavar a máquina y es menos frágil y más conductor de la electricidad que los hilos conductores a base de plata disponibles en el mercado, lo que significa que se pueden agregar más capas para crear tipos complejos de sensores.
Micrografías ópticas y electrónicas de barrido de un hilo de algodón, PECOTEX y PECOTEX después del bordado. Crédito:Grupo de Investigación Güder
Los investigadores probaron los sensores con hilos conductores a base de plata disponibles en el mercado durante y después de que se bordaron en la ropa.
Durante el bordado, PECOTEX era más fiable y menos propenso a romperse, lo que permitía bordar más capas una encima de la otra.
Después del bordado, PECOTEX demostró una resistencia eléctrica más baja que los hilos a base de plata, lo que significa que se desempeñaron mejor en la conducción de electricidad.
El autor principal, el Dr. Firat Güder, también del Departamento de Bioingeniería, dijo:"PECOTEX es de alto rendimiento, fuerte y adaptable a diferentes necesidades. Es fácilmente escalable, lo que significa que podemos producir grandes volúmenes de forma económica utilizando máquinas de bordar computarizadas tanto domésticas como industriales. .
"Nuestra investigación abre interesantes posibilidades para los sensores portátiles en la ropa de todos los días. Al monitorear la respiración, la frecuencia cardíaca y los gases, ya se pueden integrar a la perfección e incluso podrían ayudar a diagnosticar y monitorear tratamientos de enfermedades en el futuro". /P>
(a) Síntesis de PECOTEX y una fotografía del hilo producido en una bobina. El recuadro muestra la estructura química del producto; (b) Proceso de bordado computarizado de patrones utilizando PECOTEX y sustratos de silicona de 1 mm de espesor. Crédito:Grupo de Investigación Güder
Los sensores bordados conservaron las propiedades intrínsecas de la tela, como la portabilidad, la transpirabilidad y la sensación en la piel. También se pueden lavar a máquina hasta 30 °C.
A continuación, los investigadores explorarán nuevas áreas de aplicación, como el almacenamiento de energía, la recolección de energía y la detección bioquímica para la medicina personalizada, así como la búsqueda de socios para la comercialización.
"PEDOT:hilo conductor de algodón modificado con PSS para la fabricación en masa de sensores portátiles eléctricos basados en textiles mediante bordado computarizado", se publicó el 6 de septiembre de 2022 en Materials Today . Bordados electrónicos en la próxima generación de telas 'inteligentes'
