Unter Druck: Bahnbrechendes neues Material löst Problem tragbarer Sensoren

„Stellen Sie sich bequeme Kleidung vor, die die Bewegungen und Vitalfunktionen Ihres Körpers kontinuierlich und über lange Zeiträume hinweg überwacht“, sagt Andrew. „Solche Kleidung würde Ärzten feinkörnige Details zur Fernerkennung von Krankheiten oder physiologischen Problemen liefern.“ Eine Möglichkeit, diese Informationen zu erhalten, sind winzige elektromechanische Sensoren, die die Bewegungen Ihres Körpers drehen – wie zum Beispiel den schwachen Puls, den Sie spüren können, wenn Sie Legen Sie eine Hand auf Ihre Brust – in elektrische Signale. Aber was passiert, wenn man umarmt wird oder auf dem Bauch liegt und ein Nickerchen macht? „Dieser erhöhte Druck überfordert den Sensor und unterbricht den Datenfluss, sodass der Sensor für die Überwachung natürlicher Phänomene unbrauchbar wird“, fährt Andrew fort.

Um dieses Problem zu lösen, hat das Team einen Sensor entwickelt, der auch dann weiter funktioniert, wenn er umarmt, darauf gesetzt, angestützt oder anderweitig durch alltägliche Interaktionen gequetscht wird. Das Geheimnis, das im Tagebuch detailliert beschrieben wurdeFortschrittliche Materialtechnologien, liegt in der Bedampfung von Bekleidungsstoffen mit piezoionischen Materialien wie PEDOT-Cl (p-dotiertes Poly(3,4-ethylendioxythiophen-chlorid)). Bei dieser Methode führt bereits die kleinste Körperbewegung, wie zum Beispiel ein Herzschlag, zur Umverteilung von Ionen im gesamten Sensor. Mit anderen Worten: Das Gewebe wandelt die mechanische Bewegung des Körpers in ein elektrisches Signal um, das dann überwacht werden kann.

Zohreh Homayounfar, Hauptautorin der Studie und Doktorandin an der UMass Amherst, sagt: „Dies ist der erste gewebebasierte Sensor, der eine Echtzeitüberwachung sensibler Zielgruppen ermöglicht, von Arbeitern, die in stressigen Industrieumgebungen arbeiten, bis hin zu Kindern.“ Rehabilitationspatienten.'

Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass dieser Ganzstoffsensor in bequemer, locker sitzender Kleidung getragen werden kann, anstatt in eng anliegende Stoffe eingebettet oder direkt auf die Haut geklebt zu werden. Dies erleichtert den Sensoren die Erfassung langfristiger Daten wie Herzschlag, Atmung, Gelenkbewegung, Lautäußerung, Schrittzahl und Griffstärke erheblich – ein wichtiger Gesundheitsindikator, der Ärzten dabei helfen kann, alles von der Knochendichte bis zur Depression zu verfolgen.

Als nächstes werden Andrew und ihre Gruppe eine Reihe von Drucksensoren in weiteren Szenarien verwenden, um zu bestimmen, welche anderen Arten von physiologischen Signalen extrahiert werden können und mit welcher Genauigkeit.