Группа исследователей под руководством Триши Л. Эндрю, профессора химии и химической инженерии в Университете Массачусетса Амхерст, недавно объявила о синтезе нового материала, который решает одну из самых сложных проблем в стремлении создать носимые, ненавязчивые чувствительные датчики: проблему давления.

"Представьте себе удобную одежду, которая бы постоянно отслеживала движения вашего тела и жизненно важные показатели в течение длительных периодов времени", - говорит Эндрю. "Такая одежда давала бы врачам подробную информацию для дистанционного обнаружения заболеваний или физиологических проблем".

Одним из способов получения такой информации являются крошечные электромеханические датчики, которые превращают движения вашего тела - например, слабый пульс, который вы можете почувствовать, положив руку на грудь, - в электрические сигналы. Но что происходит, когда вас обнимают или вы дремлете, лежа на животе? "Это повышенное давление перегружает датчик, прерывая поток данных, и поэтому датчик становится бесполезным для мониторинга природных явлений", - продолжает Эндрю.

Чтобы решить эту проблему, команда разработала датчик, который продолжает работать, даже если его обнимают, садятся на него, прислоняют к нему или иным образом сдавливают в результате повседневного взаимодействия. Секрет, подробно описанный в журнале Advanced Materials Technologies, заключается в нанесении на ткани одежды методом паровой печати пьезоионных материалов, таких как PEDOT-Cl (p-допированный поли(3,4-этилендиокситиофен-хлорид)).

С помощью этого метода даже самое незначительное движение тела, например, биение сердца, приводит к перераспределению ионов по всему датчику. Другими словами, ткань превращает механическое движение тела в электрический сигнал, который затем можно отслеживать.

Зохрех Хомаюнфар, ведущий автор исследования и аспирант университета UMass Amherst, говорит, что "это первый датчик на тканевой основе, позволяющий в режиме реального времени контролировать чувствительные целевые группы населения, от рабочих, занятых на тяжелых промышленных работах, до детей и реабилитационных пациентов".

Особым преимуществом является то, что этот цельнотканевый датчик можно носить в удобной, свободно облегающей одежде, а не вставлять в плотно прилегающие ткани или приклеивать непосредственно на кожу. Это значительно облегчает сбор долгосрочных данных, таких как сердцебиение, дыхание, движение суставов, вокализация, количество шагов и сила хвата - важнейшие показатели здоровья, которые могут помочь врачам отслеживать все - от плотности костной ткани до депрессии.

В дальнейшем Эндрю и ее группа будут использовать массив датчиков давления в других сценариях, чтобы определить, какие еще типы физиологических сигналов могут быть извлечены и с какой степенью точности.