Американські вчені виготовили розумну футболку, яка вміє записувати електрокардіограму. Вони скрутили нитки з вуглецевих нанотрубок, зробили ними вишивку на грудях футболки і приєднали її до апарату Холтера. На дотик така футболка не відрізняється від звичайної, її можна прати в пральній машині. Результати дослідження опубліковані в журналі
Розробці розумного одягу в останні роки приділяється все більше уваги: Nokia розробила розумну куртку для рятувальників з вбудованим термометром, пульсометром і GPS-трекером, а Google і levi's випустили куртку, яка дозволяє керувати смартфоном, торкаючись до рукава. Але розвиток цієї області відбувається не так швидко, як хотілося б, і вибір розумних курток і штанів все ще невеликий порівняно з вибором інших носимих пристроїв. Знайти матеріали для мікросхем у складі одягу непросто: вони повинні витримувати прання в пральній машині і при цьому бути міцними, легкими і нетоксичними.
Одна з функцій, яку міг би виконувати розумний одяг - запис електрокардіограми (ЕКГ). Моніторинг ЕКГ дає більше інформації про здоров'я пацієнта, ніж моніторинг швидкості серцебиття, і буває незамінним при спостереженні, наприклад, за пацієнтами з аритмією. Однак, записувати ЕКГ не так просто: для цього потрібен хороший контакт електродів зі шкірою пацієнта. Щоб поліпшити контакт, який використовує гель, однак при тривалому вимірі ЕКГ, гель висихає і якість отриманих діаграм знижується. Крім того гель може дратувати шкіру пацієнтів і викликати алергію.
Американські матеріалознавці під керівництвом Маттео Паскуалі (Matteo Pasquali) з Університету Райса створили розумну футболку, в якій для моніторингу ЕКГ використовуються електроди на основі ниток з вуглецевих нанотрубок. Вуглецеві нанотрубки - міцний і нетоксичний матеріал з хорошою електропровідністю, а недавні дослідження Паскуалі і його колег також показали, що нанотрубки мають низький опір при контакті зі шкірою.
Нитки з вуглецевих нанотрубок автори готували двома способами. У першому випадку з розчину нанотрубок у хлорсульфоновій кислоті методом коагуляції ростили волокна довжиною близько 7,5 мікрометрів, а потім за допомогою аналога прядильної машини з цих волокон скручували нитки. У другому випадку автори готували водну суспензію нанотрубок і замочували в ній звичайні бавовняні нитки на дві години.
Отриманими нитками вчені прошивали матеріал - спеціальне обладнання для цього не потрібно, достатньо звичайної швейної машинки. Внутрішня частина такої вишивки щільно стикається зі шкірою і може служити електродом для вимірювання ЕКГ. Щоб знайти оптимальний патерн і щільність стібків, автори виготовили різні тканинні смужки, пов'язали їх на коми випробовуваним і протестували методом імпеданс-спектроскопії.
Потім автори нашили патерн на груди футболки з еластичного синтетичного матеріалу і за допомогою контактів з таких же ниток з'єднали його з апаратом Холтера для вимірювання ЕКГ. Щоб оцінити якість кардіограм автори паралельно записували ЕКГ за допомогою стандартних 3M Red Dot електродів. Дані посилали для порівняння трьом різним кардіологам наосліп (не повідомляючи, який графік яким способом був отриманий). Всі ЕКГ, отримані розумною футболкою виявилися дуже близькі до традиційних ЕКГ - і за формою піків і по відношенню сигнал/шум. Цікаво, що різниці між електродами з ниток, приготованих різним способом, автори не помітили - але тільки в первинних експериментах, коли порівнювали «свіжі» електроди. А ось стабільність електродів помітно відрізнялася. У електродів з ниток, отриманих замочуванням, після десяти стирок ставлення сигнал/шум зменшувалося в кілька разів - для різних випробовуваних ця зміна була різною. Частина трубок під час прання вимивалася і контакт електрода зі шкірою погіршувався. У електродів з ниток, які були отримані скручуванням волокон, такої проблеми не було і співвідношення сигнал/шум після десяти стирок в межах похибки не змінювалося.
Крім запису ЕКГ розумна футболка вміє вимірювати швидкість серцебиття і записувати електроміограми. Автори вважають, що в майбутньому нитки з вуглецевих нанотрубок можна буде використовувати і для інших компонентів розумного одягу - наприклад, антен і світловипромінюючих діодів.
Ще одна проблема розумного одягу - трудність підзарядки. Заряджати розумні куртки і штани від мережі не завжди зручно, а вбудовані акумулятори помітно збільшують їх вагу. Навесні американські матеріалознавці розробили розумну куртку, яка може сама підзаряджатися від людських рухів. Трибоелектричні генератори на рукавах куртки виробляють електрику під час ходьби, а розташований на грудях біопаливний елемент - навіть після того, як людина зупинилася.