文|陳根
智慧可穿戴技術的發展對於消費者日常健康狀況監測以及患者疾病跟蹤十分重要,然而由於傳統感測器和電極等剛性配件無法簡單地整合到柔韌的紡織物中,目前多數智慧可穿戴裝置都是剛性的,例如手錶、胸帶或者眼鏡。
同時,目前市面上多數智慧可穿戴電子裝置,都無法準確監測使用者心電圖,僅具有參考價值。而像心率胸帶這類可以較準確監測人體心電圖的裝置,由於舒適性較為欠缺,一般只有較為專業的人員才會使用。
為此,美國萊斯大學研究人員推出了一款“智慧”襯衫。該襯衫使用交織的碳奈米管纖維提供與面板的穩定電接觸,能夠持續收集心臟活動資料。這種纖維與金屬一樣具有導電性,但可水洗,且穿著舒適,並且在身體運動時斷裂的可能性很小,強度比肩凱夫拉和碳纖維。
近年來,隨著一維碳奈米管和二維石墨烯等具有獨特維度的先進碳材料研究發展,碳材料已經成為應變感測器的研究熱點。不同的碳材料,效能也不同,如何利用碳奈米管及其它碳材料的優勢,對開發同時具有高靈敏和高拉伸的應變感測器的研究至關重要。
早在 2013 年的時候,該團隊的研究人員就推出了碳奈米管纖維材料,這些纖維由數百億個碳奈米管組成,被廣泛應用於心臟損傷修復、腦電介面、人工耳蝸植入物、柔性天線以及汽車和航空領域。
由於碳奈米管纖維具有高強度、高導電性、高組織相容性、低電阻、柔軟且有彈性,因此,研究人員嘗試在 T 恤中建立可以用於無創和連續心電圖監測的柔軟、可穿戴智慧心電監測裝置。在反覆實驗中,該智慧襯衫最終誕生。
該襯衫柔軟而有彈性,可水洗,且穿著舒適,之字形的縫合模式允許織物拉伸而不破壞它們。因為碳奈米纖維的特性,不僅能與穿戴者的面板提供穩定的電接觸,還能作為電極連線藍芽發射器等電子裝置,將資料轉發到智慧手機上,或連線到放在使用者口袋裡的監測器。
但該智慧服裝穿著時必須緊貼胸部,因此在未來的研發中,研究人員會更專注於使用更密集的碳奈米管線塊,以便有更多的表面積接觸面板,從而減少監測的侷限性。