با حسگرهای پوشیدنی دیگر گرمازده نمی‌شوید!
محققان ژاپنی یک حسگر شیمیایی پوشیدنی
جدید ساخته‌اند که قادر به اندازه‌گیری غلظت یون‌های کلرید در عرق بدن انسان است. برای جلوگیری از تحریک پوست و ایجاد آلرژی، با استفاده از
روش چاپ انتقال حرارت، حسگر می‌تواند روی سطح خارجی منسوجات قرار بگیرد و همچنین برای
تشخیص زودهنگام گرمازدگی و کم‌آبی بدن مفید باشد.
امروزه پیشرفت قابل توجه صنعت کوچک‌سازی
در بخش وسایل الکترونیکی، راه را برای تحقق رویای دستگاه‌های مراقبت از سلامتی که
قبلاً محدود به فیلم‌های علمی تخیلی بودند، هموار کرده است. سنسورهای پوشیدنی
نمونه بارز این موضوع هستند. همانطور که از نام آن پیداست، این دستگاه‌ها روی بدن
و معمولاً مستقیماً روی پوست قرار می‌گیرند و می‌توانند پارامترهای مهم بدن از
جمله ضربان قلب، فشار خون و فعالیت های ماهیچه‌ای را کنترل کنند.
برخی از سنسورهای پوشیدنی نیز می‌توانند
مواد شیمیایی موجود در مایعات بدن را تشخیص دهند. به عنوان مثال، حسگرهای زیستی
عرق بدن می‌توانند غلظت یون‌ها را در عرق اندازه‌گیری کنند و اطلاعاتی در مورد سطح
آنها در خون ارائه دهند. با این حال، طراحی چنین حسگرهای شیمیایی پیچیده‌تر از
حسگرهای فیزیکی است. تماس مستقیم بین سنسور شیمیایی پوشیدنی و پوست می‌تواند باعث
تحریک و ایجاد آلرژی شود. در مقابل، اگر سنسور به طور مستقیم بر روی یک پارچه
پوشیدنی بافته شود، دقت آن به دلیل بی‌نظمی‌های سطح پارچه کاهش می‌یابد.
اخیراً یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه
توکیو (TUS) ژاپن، یک حسگر زیستی ابداع کرده است که مشکلات فوق را ندارد. این
مقاله که در ژورنال ACS
Sensors منتشر شده است،
استفاده از تکنیکی به نام "چاپ انتقال حرارت" را برای قرار دادن یک حسگر
نازک و انعطاف پذیر یون کلرید روی بستر پارچه توصیف می‌کند.
به گفته محققین مقاله: «این سنسور قابل
انتقال بر الیاف است، بنابراین می‌تواند در پارچه‌هایی مانند تی‌شرت، مچ‌بند و کفی
کفش استفاده شود. علاوه بر این، شاخص‌های سلامتی مانند غلظت یون کلرید در عرق را
می توان با پوشیدن آن اندازه‌گیری کرد.
چاپ از طریق انتقال حرارت چندین مزیت
دارد. یکی اینکه، سنسور به پوشش خارجی لباس متصل می‌شود و از تحریک پوست جلوگیری
می‌کند. علاوه بر این، اثر مویینگی منسوجات به پخش یکنواخت عرق بین الکترودهای
حسگر کمک می‌کند و یک تماس الکتریکی پایدار ایجاد می‌شود. علاوه بر این، چاپ سنسور
روی یک سطح صاف و سپس انتقال آن به پارچه از ایجاد لبه‌های برجسته که معمولاً
هنگام چاپ مستقیم روی پارچه رخ می‌دهد، جلوگیری می‌کند.
محققان مواد و مکانیسم‌های
الکتروشیمیایی حسگر را با دقت انتخاب کردند تا از واکنش آلرژیک برای استفاده کننده
جلوگیری کنند. پس از توسعه حسگر، آنها آزمایش‌های مختلفی را با استفاده از عرق
مصنوعی برای تأیید دقت آن در اندازه‌گیری غلظت یون کلرید انجام دادند. نتایج این
تست، یک رابطه خطی بین تغییر نیروی الکتروموتور سنسور با محدوده غلظت یون‌های
کلرید در عرق انسان را نشان داد. علاوه بر این، هیچ یک از یون‌ها یا مواد دیگری که
معمولاً در عرق وجود دارد با اندازه‌گیری‌ها تداخل نداشت.
در نهایت، تیم تحقیق این حسگر را بر
روی داوطلبی که به مدت ۳۰ دقیقه روی یک دوچرخه ثابت ورزش می‌کرد، با اندازه‌گیری میزان
تعریق، سطح یون کلرید در خون و غلظت املاح در بزاق هر پنج دقیقه یک بار برای مقایسه
با داده‌هایی که قبلاً توسط حسگر جمع‌آوری شده بود، آزمایش کردند. نتیجه این بود
که این سنسور پوشیدنی می‌تواند غلظت یون‌های کلرید را در عرق به خوبی اندازه‌گیری
کند.
مراحل
انجام چاپ انتقال حرارتی حسگر روی منسوج
این حسگر همچنین می‌تواند داده‌ها را
به صورت بی‌سیم منتقل کند که جهت نظارت بر سلامت افراد به طور لحظه ای بسیار مفید
است. از آنجایی که کلرید فراوان‌ترین الکترولیت موجود در عرق انسان است، اندازه‌گیری
غلظت آن ملاک مناسبی برای تعادل الکترولیت بدن و ابزار مفیدی برای تشخیص و پیشگیری
از گرمازدگی است.
بنابراین یافته های موجود در این تحقیق
پتانسیل استفاده از حسگرهای یونی پوشیدنی را برای نظارت بر بیومارکرهای عرق به
صورت لحظه‌ای، تسهیل در توسعه پوشش‌های مراقبت از سلامت شخصی و مدیریت فعالیت
ورزشکاران را نشان می‌دهد.
ترجمه: دپارتمان نساجی
آرمان شیمی افروز
منبع: technicaltextile.net