قميص ذكي لمراقبة معدل ضربات القلب

يقوم فريق جامعة Rice بعمل قميص ذكي لمراقبة القلب باستخدام خيوط الأنابيب النانوية حيث صنع العلماء في جامعة Rice الملابس موصلة بشكل منتظم باستخدام خيوط الأنابيب النانوية. لقد قاموا بخياطة ألياف الأنابيب النانوية في ملابس رياضية يمكن استخدامها لمراقبة معدل ضربات القلب. وأخذ مخطط كهربية القلب المستمر (EKG) لمن يرتديها. الألياف موصلة مثل الأسلاك المعدنية. هذه قابلة للغسل ومريحة وأقل عرضة للكسر في الحركة.
تم إجراء البحث من قبل مختبر كلية براون للهندسة للمهندس الكيميائي والجزيئي الحيوي ماتيو باسكوالي ، وتم نشره في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية نانو ليترز.

كان القميص الموصل أفضل في جمع البيانات من جهاز قياس حزام الصدر القياسي الذي أخذ قياسات حية أثناء التجارب. عند المطابقة مع أجهزة مراقبة الأقطاب الكهربائية التجارية ، أعطى قميص الأنابيب النانوية الكربونية تخطيط كهربية القلب أفضل قليلاً.

قالت طالبة الدراسات العليا في رايس لورين تايلور ، المؤلف الرئيسي للدراسة ، إن القميص يجب أن يكون محكمًا على الصدر. في الدراسات المستقبلية ، سنركز على استخدام البقع الأكثر كثافة من خيوط الأنابيب النانوية الكربونية بحيث يكون هناك مساحة أكبر للتلامس مع الجلد.

ألياف الأنابيب النانوية ناعمة ومرنة ، والملابس التي تحتوي عليها قابلة للغسل في الغسالة. يمكن حياكة الألياف آليًا في القماش تمامًا مثل الخيط القياسي. يسمح نمط الغرز المتعرج للنسيج بالتمدد دون كسرها.

صنع قميص ذكي لمراقبة القلب

قال تايلور إن الألياف لم توفر فقط اتصالًا كهربائيًا ثابتًا بجلد مرتديها ولكنها عملت أيضًا كأقطاب كهربائية لتوصيل الإلكترونيات مثل أجهزة إرسال Bluetooth لنقل البيانات إلى هاتف ذكي أو الاتصال بشاشة هولتر يمكن تخزينها في جيب المستخدم.

أدخل معمل باسكوالي ألياف الأنابيب النانوية الكربونية في عام 2013. ومنذ ذلك الحين ، تمت دراسة الألياف ، التي تحتوي كل منها على عشرات المليارات من الأنابيب النانوية ، لاستخدامها كجسور لإصلاح القلوب التالفة ، كواجهات كهربائية مع الدماغ ، لاستخدامها في غرسات القوقعة ، باعتبارها مرنة الهوائيات وتطبيقات السيارات والفضاء. يعد تطويرهم أيضًا جزءًا من Carbon Hub القائمة على الأرز ، وهي مبادرة بحثية متعددة الجامعات بقيادة رايس وتم إطلاقها في عام 2019.

كانت خيوط الأنابيب النانوية الأصلية ، التي يبلغ عرضها حوالي 22 ميكرونًا ، رفيعة جدًا بحيث يتعذر على ماكينة الخياطة التعامل معها. قال تايلور إن صانع الحبال تم استخدامه لإنشاء خيط قابل للخياطة ، يتكون أساسًا من ثلاث حزم من سبعة خيوط لكل منها ، منسوجة في حجم مكافئ تقريبًا للخيط العادي.

قال تايلور ، الذي حاول في البداية نسج الخيط يدويًا ، بنجاح محدود: لقد عملنا مع شخص يبيع آلات صغيرة مصممة لصنع الحبال للسفن النموذجية. لقد كان قادرًا على جعلنا جهازًا متوسط ​​الحجم يفعل الشيء نفسه.

وقالت إن النمط المتعرج يمكن تعديله لحساب مقدار التمدد المحتمل للقميص أو الأقمشة الأخرى. قال تايلور إن الفريق يعمل مع الدكتور مهدي رضوي وزملائه في معهد تكساس للقلب لمعرفة كيفية تعظيم ملامسة الجلد.

استخدام الألياف المنسوجة في النسيج لتضمين الهوائيات أو مصابيح LED

يمكن أيضًا استخدام الألياف المنسوجة في النسيج لتضمين الهوائيات أو مصابيح LED ، وفقًا للباحثين. حيث يمكن أن تسمح التعديلات الطفيفة في هندسة الألياف والإلكترونيات المرتبطة بالملابس في نهاية المطاف. بمراقبة العلامات الحيوية أو مجهود القوة أو معدل التنفس.

أشار تايلور إلى أن الاستخدامات المحتملة الأخرى يمكن أن تشمل واجهات بين الإنسان والآلة للسيارات أو الروبوتات اللينة. أو كهوائيات وأجهزة مراقبة الصحة والحماية الباليستية في الزي العسكري. لقد أثبتنا مع أحد المتعاونين قبل بضع سنوات أن ألياف الأنابيب النانوية الكربونية أفضل في تبديد الطاقة على أساس الوزن من كيفلر. وكان ذلك بدون بعض المكاسب التي حققناها منذ ذلك الحين في قوة الشد.

قال باسكوالي إننا نرى أنه بعد عقدين من التطوير في المختبرات في جميع أنحاء العالم. فإن هذه المواد تعمل في المزيد والمزيد من التطبيقات. بسبب الجمع بين الموصلية والتلامس الجيد مع الجلد والتوافق الحيوي والنعومة. تعد خيوط الأنابيب النانوية الكربونية مكونًا طبيعيًا للأجهزة القابلة للارتداء.

وقال إن السوق القابلة للارتداء ، على الرغم من صغر حجمها نسبيًا. يمكن أن تكون نقطة دخول لجيل جديد من المواد المستدامة التي يمكن اشتقاقها من الهيدروكربونات عبر التقسيم المباشر ، وهي عملية تنتج أيضًا هيدروجينًا نظيفًا. إن تطوير مثل هذه المواد هو محور تركيز Carbon Hub.

قال باسكوالي: نحن في نفس الوضع الذي كانت عليه الخلايا الشمسية قبل بضعة عقود. نحن بحاجة إلى قادة تطبيقات يمكنهم توفير قوة جذب لزيادة الإنتاج وزيادة الكفاءة.