Лазерный мир

Ученые ТПУ разработали материал для умной одежды, способный длительно отслеживать параметры физического состояния человека. По их словам, созданные датчики прошли лабораторные испытания. Они не вызывают раздражения кожи, устойчивы к стирке и могут применяться в производстве специальной одежды, например, спортивной униформы. Исследование опубликовано в журнале ACS Sensors.
Измерение биопотенциалов позволяет анализировать жизненно важные показатели организма человека. Однако металлические электроды, регистрирующие электрическую активность сердца, мышц, мозга и другие сигналы нашего тела, могут вызывать раздражение кожи в месте их крепления из-за воздействия на нее материалов электрода и адгезивов, что затрудняет их непрерывное использование более 72 часов подряд, пояснили сотрудники Томского политехнического университета (ТПУ).

Сотрудники научной группы TERS-Тeam Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха создали электроды, предназначенные для длительного мониторинга состояния здоровья и не вызывающие раздражения кожи. Они изготовлены с помощью разработанного в ТПУ подхода к формированию электропроводящих полимерных композитов методом лазерной обработки.

Ученые нанесли на текстильную основу слой термопластика полиэтилентерефталата (известного в России под названием «лавсан» от сокращенного обозначения лаборатории высокомолекулярных соединений Академии наук) в одну десятую миллиметра, что примерно соответствует толщине листа стандартной офисной бумаги. Затем термопластик покрыли слоем оксида графена и обработали лазером. По словам авторов разработки, это позволило добиться высокой электропроводности и достаточной механической стабильности композита, которая делает электроды устойчивыми к внешним воздействиям, например, стирке.
Особенность новых датчиков в том, что они могут работать без специального электропроводящего геля, обеспечивающего контакт с кожей, а изготавливают их из доступных материалов на обычном коммерчески доступном текстиле, сообщила одна из авторов разработки, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет.

По ее словам, умная одежда с такими датчиками сможет следить за состоянием здоровья человека, например, измеряя пульс спортсмена во время тренировки. Преимуществом новых датчиков перед распространенными фитнес-браслетами является их способность собирать информацию сразу со многих частей тела, а не только с запястья.
Лабораторные тесты биологической совместимости датчиков, проведенные в Сибирском государственном медицинском университете, показали, что при двенадцатидневном использовании электродов на основе оксида графена кожа воспаляется гораздо меньше, чем при использовании распространенных хлорсеребряных электродов (Ag/AgCl).
Исследователи также оптимизировали электрохимические свойства биоэлектродов, отметил первый автор статьи Максим Фаткуллин.

«Мы обнаружили важное свойство: наши датчики практически не поляризуются, в отличие от аналогов, созданных на основе металлов. Поляризация — процесс скапливания неравновесного заряда, который вносит помехи в измерения. Наши электроды не превышают допустимых значений поляризации за счет того, что ионы не могут проникать в структуру графена и накапливаться в межслойном пространстве. Это обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики материала и его соответствие требованиям к электродам для длительного мониторирования ЭКГ», – рассказал он.

Разработка ведется томскими политехниками совместно с коллегами из Сибирского государственного медицинского университета (Томск, РФ) и Сычуаньского университета (Ченду, КНР)
Проект реализуется при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет-2030».

Источник: https://ria.ru/20240925/nauka-1974439445.html