מכשירים ניטור בריאותיים בעליל יש באופן יסודי בריאות אישית מביקורים במרפאה לסירוגין לאיסוף נתונים מתמשך, בזמן אמת, בליבת טרנספורמציה זו הוא חידוש פשוט מטעה: טקסטיל מעשי. אלה הבדים, המהנדס לשאת אותות חשמליים תוך שמירה גמישה ונוחה, מאפשר חיישנים, אלקטרודות, ואפילו מעגלים עתידיים להיות ארוגים או מודפס ישירות לתוך אנשים לובשים כל יום, פריצות דרך, חומרים מכניים של מערכת אקולוגית, מניעים לתוך חומרים טכניים עמוק לתוך חומרים אלה.

התפתחות טקסטיל

הרעיון של שילוב מוליכות עם בד אינו חדש לחלוטין.המאמצים המוקדמים שראשיתו עד אמצע המאה ה-20 התמקדו בגישור מתכת דק - כסף חד-פעמי, נחושת או נירוסטה - בבד.טקסטיל מבוסס מתכת אלה עבד במידה מספקת עבור הגנה בסיסית או פריקה סטטית, אבל הם היו נוקשים, כבדים, נוטים לפרוץ, ולעתים קרובות מרגיזים את העור.

נקודת מפנה אמיתית באה עם התפתחות פולימרים מוליכים באופן מהותי (ICPs) בשנות ה-70 וה-80 של המאה ה-20 ו- 80. חומרים כמו פוליאניליין, פולידרול, ו- PEDOT:PSS הציעו מוליכות חשמלית בצורת גמישה וקלה שיכולה להיות מדביקה על חומרים שריריים או מתואמים עם סיבים סטנדרטיים של טקסטיל.

חומרים מתקדמים

הלב של כל טקסטיל מוליכים הוא החומר המספק את התכונות החשמליות שלו.חידושים אחרונים עברו הרבה מעבר סיבים מתכת פשוטים, המציע גמישות גבוהה, עמידות, והתאמה ביולוגית.

פולימרים

פולימרים מודרניים התייחסו לרבים מהפגמים המוקדמים. PEDOT:PSS, במיוחד, צמח כחומר סוס עבודה.זה יכול להיות מופקד כמו סרט דק על פוליסטר, ניילון, או בדים כותנה באמצעות שיטות מבוססות פתרון.הטקסט וכתוצאה מכך לשמור על היד שלהם מרגיש - רך ונשימה - בעוד השגת עמידות נמוכה מספיק עבור אלקטרורדגרם (GEC) ואלקטרומגנטיות (G) מפותחות גם על ידי שטף קצר יותר.

חומרים מבוססי פחמן: Graphene ו Carbon Nanotubes

מנצחים מבוססי פחמן מושכים עניין אינטנסיבי בגלל התכונות החשמליות, המכאניות והרמימיות הייחודיות שלהם. Graphene, גיליון חד-אטומי של פחמן אטומים, ניתן לספוג על סיבים או להשתלב לתוך הממטריקס פולימרי של להקות hamrns. Graphene-coated טקסטיל להראות התנהגות גבוהה, גמישות, ואת היכולת לחוש זנים - שמירה על ניטור פולימרומים או צינורות דומים (T) כמו גם גרפים אלקטרוניים.

המונחים: Hybrid Composites

שום חומר בודד עדיין משביע את כל הדרישות עבור כל יישום.רכב היברידי משלב שני מרכיבים או יותר התנהגות כדי להשיג איזון של התנגדות נמוכה, עמידות מכנית, שחיקה, ועלות. לדוגמה, טקסטיל עשוי להשתמש הליבה של מהנדסי ניילון מצופים כסף עבור מוליכות בסיס גבוה, ולאחר מכן לכס אותו עם פולימר התנהגות כדי לשפר את המתחם לעור ולצמצם את קורוזים אחרים.

טכניקת המרקם של המדינה

הדרך שבה אלמנטים מוליכים מוחלים או משולבים לתוך טקסטיל היא חשובה כמו החומרים עצמם.התפתחויות האחרונות במרקם איפשרו דפוסים ברזולוציה גבוהה, קנה מידה, ושילוב חלקה עם ייצור בגדים קונבנציונלי.

Inkjet and Screen Printing

טכניקות הדפסה מאפשרות דיוולים מוליכים - המתבססות עם חלקיקים כסף, גרפן פייקציות, או PEDOT:PSS - להיות מופקד ישירות על מרקם substrates. הדפסה אינקל מציעה דיוק גבוה ואת היכולת להדפיס תבניות מעגלים מורכבות ללא מסכות פיזיות. הדפסה היא מהירה יותר עבור ריצות גדולות יותר ויכולה להפקיד שכבות עבות יותר עבור התנגדות נמוכה.

תגית: Conductive

רקמות משתמשות מכונות תפירה אוטומטיות כדי תפר חוטים מוליכים לתוך הבד.טכניקה זו ממנתח תשתיות ייצור טקסטיל קיימות ומאפשרת חופש עיצוב מלא. חוטים מוליכים בדרך כלל מבוצעים על ידי טוויסט או עוטפת סיבים מתכת (שליח, נחושת, נירוסטה) עם כתמים לא מוליכים עבור כוח, או באמצעות סיבים פולימרים מעובשים באופן טבעי יכול ליצור קשרים חזקים בין חיישנים, חוטים, ואלקטרוניים ללא צורךים חזקים כגון מתחמי מתכתיים חזקים.

זיהום כימי Vapor (CVD) ו- In-Situ Polymerization

עבור יישומים הדורשים ציפוי אחיד, תואמים על סיבים, שיטות כימיות מועדפות.במצבה כימי, מחזורי מבשר מגיבים על פני השטח של הבד כדי ליצור שכבה התנהגות דק, בדרך כלל של גרפן או CNTs. זה מייצר טקסטיל שמרגיש כמו הבד המקורי אבל הוא התנהגות לאורך כל. in-situizing כרוך בשרשרת פולימרים מוליכים באופן עקבי על פני פני השטח על ידי חשיפתם של פתרונות מגנטיים מתאימים במיוחד על ידי טפטוף.

יישומים מרכזיים במכשירי בריאות עישיפים

חידושים בטקסטיל המוליכים מנעו מגוון רחב של יכולות ניטור בריאות, שרבים מהם כבר עוברים מטיפוסים לאבטיפוס למוצרים קליניים וצרכנניים.

  • (FLT:0) Heart Rate ו- ECG MonitoringFLT:1) - אלקטרודות טקסטיל יבשות ממוקמות ברצועות חזה, חולצות, או חזיות יכול ללכוד אותות אלקטרוקרדיגרמה שווה ערך באיכות לאלקטרודות ג'ל קונבנציונלי.אלה משמשים לגילוי arrhythmia, ניטור, אופטימיזציה ביצועים אתלטיים. ECG רציף מאפשר זיהוי מוקדם של זיוף בעיות ותנאים אחרים של לב.
  • (FLT:0 Blood Level Measurementmentmentmentmentmentmentmentmentment:0 Blood) חיישנים אופטיים (פוטומטריסטים) יכולים להשתלב בלהקות טקסטיל באמצעות חוטים מוליכים ל LEDs ו photodetectors.למרות מאתגר יותר מאשר חיישנים קשיחים של ציפורניים, הדופק מבוסס טקסטיל oximeters להראות ניטור ניאוnatal ובדיקת נשימה בשינה, שבו נוחות היא רבת.
  • (FLT:0) Temperature SensingFLT:1 - סיבים מוליכים שמשנים התנגדות עם טמפרטורה - או זה להטביע את המrmistors זעירים - מעקב אחר טמפרטורה רציפה עור.זה חשוב לגילוי חום, ניטור קצבים סביביים, והערכה של מתח חום בספורטאים או עובדים.
  • (FLT:0) פעילות מעקב (EMG) ,R:1) - אלקטרודות טקסטיל מרובות להציב על קבוצות שרירים מפתח יכול לזהות פעילות חשמלית במהלך תנועה. שרוולים חכמים עם חיישנים EMG מוצצים משמשים לשיקום כדי לכמת גיוס שרירים ולספק הזנת ביולוגית, עוזר לחולים להתאושש משבץ או פציעה.
  • (FLT:0Sweat AnalysisFLT:1) - טקסטיל מוליכים יכול להיות פונקציונלי עם reagents כימי או אנזימים כדי למדוד סמנים ביוזה, כגון לקטטה, גלוקוז, נתרן, ו pH. חיישנים ביוכימיים אלה מציעים חלון לא פולשני לתוך מצב מטבולי וhydration, עם יישומים בתחום הספורט וניהול הסוכרת.

היתרון המאחד בכל היישומים האלה הוא נוחות ועייפות.בניגוד לתיקונים קשיחים או למכשירים ניידים, חיידקי טקסטיל מוליכים נעלמים לבגדים יומיומיים, מה שהופך ניטור רציף אפשרי במשך שעות, ימים, או אפילו שבועות ללא גירוי בעור או הגבלת תנועה.זה חשוב במיוחד עבור אוכלוסיות פגיעות כגון קשישים, תינוקות וחולים עם תנאים כרוניים הדורשים מעקב ארוך טווח.

אתגרים: יכולת ונוחות

למרות התקדמות מרשימה, טקסטיל התנהגות חייב לעמוד בדרישות בעולם האמיתי מחמיר לפני שהם יכולים להחליף חיישנים רפואיים מסורתיים בשימוש שגרתי.

שטיפת

בגדים ניתן ללבוש צפויים להיות מלוטש שוב ושוב. בדים התנהגותיים מוקדמים לעתים קרובות אבודים מוליכות לאחר כמה מחזורי כביסה עקב קורוזיה של סיבי מתכת, פירוק ציפוי פולימרים, או נזק מכני מ abrasion. פתרונות אחרונים כוללים encapsulating שכבות התנהגות מינימליות עם תרופות דקות, גמישות פולימרים (למשל, parylene orסיליקון) הגנה על מים מפני ושמירה על גישה מזיקה תוך שמירה על תפקוד עצמי של 50 גרם.

גמישות וגמישות

טקסטיל חייב למתוח עם הגוף - לפעמים עד 30-50% זנים במהלך פעילות גופנית - ללא שבר שבילים מוליכים.מהנדסים לטפל בזה על ידי שימוש substrates מתוחים (למשל, גלגולים) ועיצוב עקבות התנהגותיים ב wvy או Geometries נחשין כי מתפתח תחת. מוליכים חוטפים מעוותים עם ליבות גמישות גם לעזור.

גמישות וטיפוח עור

כל חומר במגע ממושך עם העור חייב להיות לא-לרגי ולא רעיל. Silver הוא מנצח נפוץ אבל יכול לגרום argyria (Skin discoloration) במקרים נדירים ועשוי לגרום ליצירת מגע אלרגי דרמטיטיס אצל אנשים רגישים.חומרים מבוססי פחמן (graphene, CNTs) יש פרופיל בטיחות מעולה, אבל חששות לגבי ננופילמנט חלקיקים במהלך ייצור מטופלים באמצעות מחסניות וחשיפה קפדנית של תפקוד פולימרים לטווח ארוך.

כיוונים עתידיים

תחום הטקסטיל המוליכים למעקב רפואי מתקדם במהירות, עם כמה טכנולוגיות מתפתחות שכוונו לשנות את מה שניתן להשיג.

מרקים עצמיים

בהשראת מערכות ביולוגיות, חומרים בעלי ערך עצמי יכולים לתקן נזק מכני אוטונומי.חוקרים פיתחו ציפויי טקסטיל המכילים מיקרו-capsules של מונומרים מוליכים כי פולימרטים על חשיפה אוויר או זרז, שחזור התנהגות לאחר חתכים או אברות. גישות אחרות להשתמש באג"ח דינמיים ניתוק רציונאלי כי "rezip" כאשר חום או לחץ הוא מיושם.

אנרגיה קצירת אינטגרציה

כדי להפוך את באמת לרכיבים אוטונומיים, יש לייצר כוח מהגוף או הסביבה במקום להסתמך על סוללות הדורשות מחזורים תכופים של טקסטיל מוליכים מעוצבים כמו גנרטורים תרמואלקטריים, תוך שימוש בטמפרטורה בין עור ואוויר מתחרה כדי לייצר כמויות קטנות של חשמל. טריבואלקטריים נגנים (TENGs) להמיר תנועה מכנית - הליכה, נשימה, פעימות לב - כדי להשתמש באנרגיה חשמלית באמצעות חיישנים חשמליים בין סוללות מכוונות ישירות לשרירים.

בינה מלאכותית ושילוב Machine Learning

הזרמים מסיביים של נתונים שנוצרו על ידי ניטור מתמשך מבוסס טקסטיל דורש ניתוח חכם. אלגוריתמי למידת מכונות יכול לזהות דפוסים, סינון רעש, לזהות אנומליות כגון arrhythmias, פרכוסים, או סימנים מוקדמים של זיהום.חלק קבוצות מחקר מטביעות תבניות רשת עצביות פשוטות ישירות לתוך לוחות מעגלים גמישים שניתן לתפור לתוך בגדים.

משלוח תרופות מבוסס טקסטיל

במבט קדימה, טקסטיל מוליכים עשוי לא רק לחוש, אלא גם לפעול. ⁇ Iontophoretic - אשר משתמש זרם חשמלי מתון כדי להניע סמים דרך העור - יכול להיות משולב בדים חכמים, מופעל על ידי קוראי חיישן. לדוגמה, בגד מזהה מיגרנות מתעת באמצעות שינויים בהתנהגות העור יכול לשחרר מנה קטנה של תרופות באופן אוטומטי.

מסקנה

טקסטיל מוליכים התפתחו מסקרנות נישה לטכנולוגיה בסיסית עבור ניטור בריאות לביש.התקדמות בחומרים - מפולימרים מוליכים וגרפן לרכיבים היברידיים - פתרו רבים מהבעיות המוקדמות של קשיחות, אי נוחות ואיכות אות ירודה. טכניקות כגון הדפסה של דיוג'ט, רקמות, ו- CVD עכשיו מאפשרות ייצור אסתטי מדויק, מדרגי שמשלב בצורה חלקה עם התלבושת.

אתגרים נשארים, במיוחד סביב שחיקות, מתחות, ואינטליגנציה מלאכותית ארוכת טווח, אך קצב החדשנות הוא מאיץ, עם בדים עצמיים, קציר אנרגיה, ואינטליגנציה מלאכותית הנטועה להפוך את העתיד לחבושים חכמים יותר, עמידים יותר ואוטונומיים יותר. עבור רופאים, חולים, ספורטאים, וכל מי שמעוניין בניהול בריאות, טקסטיל מספק נתיב מתמשך של טכנולוגיות לא עקביות, כמו גם מעקב אחר זה היה מותאם אישית של תרופות מתקדמות, כמו גם עם דפוס רפואי, כמו גם לא ניתן לחיקוי, כמו גם מטושטשת, כמו גם מטושטשת, כמו גם מטושטשת, כמו גם מטושטשת, כמו גם מטושטשת, כמו גם מטושטשת, כמו גם מטושטשת, כמו גם מטושטשת, כמו גם מטושטשת, כמו גם מטושטשת, מטושטשת, כמו גם אידיאולוגיות, כמו גם מטושטשת, אידיאולוגיות, כמו גם מטושטשת, כמו גם אידיאולוגיות, כמו גם מטושטשת, מטושטשת, כמו גם מטושטשת, אידיאולוגית, אידיאולוגית, כמו גם מטושטשת, עבור מרפאה, מטושטשת, מטושטשת, מטושטשת, מטושטשת, מטושטשת, מטושטשת,