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金牌大只与大只500平台用于健康相关应用的可穿戴技术



为了达到顶级的性能,时尚服装不仅仅拥有酷炫的外观:多亏了各种智能技术,dz大只5000如今的高科技服装能够分析身体功能或积极优化微气候。这些新型纺织品的基础是“智能”纤维和生物相容性复合材料,它们还有助于传感器、药物传递系统或组织工程等生物医学研究的创新。
 
不仅仅是在夏天,体育活动的时候会变得很热,因为冬天的运动也有它的陷阱。外面很冷,保暖衣服是必须的。然而,如果你经常走动,你身体里的“AC”就会发挥作用:皮肤会释放出升的冷汗。为了确保我们在理所当然的休息期间不会冻在湿衣服里,Empa的研究人员与工业伙伴合作,开发了一种电渗透膜,可以保持衣服(和运动员)干燥和温暖。瑞士高端运动服装公司KJUS已经将这项技术集成到一件可由智能手机操作的滑雪服中。在Empa的气候室中进行的实验中,研究人员也证实了夹克的功能性和穿着舒适性,并产生了“气泵效应”。
 
阿凡达穿西装打领带
 
夹克和裤子穿起来是否舒适,有效地释放身体热量,现在可以预测,多亏了虚拟建模。Empa的科学家Agnes Psikuta和她来自圣加伦“仿生膜和纺织品”实验室的团队已经开发出了一种软件,该软件考虑到了织物特性、人体体质以及皮肤和衣服之间的绝缘空气垫。普西库塔解释说:“使用一个可定制的解剖学化身,就有可能模拟出一件衣服如何完美地贴合人体,以及它会产生什么样的热效应,甚至当人在移动的时候。”因此,服装的设计可以在头像上进行优化,然后再用实际布料缝制。
 
但也有一些服装,穿着者必须保护自己免受极端的外部条件:消防队员的防护服必须隔热、防火、防水和透气,但同时不能太重或不灵活。因此,绝缘气垫是至关重要的。这种防护服可以通过人体解剖学模型在实验室中进行优化。“在接近真实的实验中,我们可以发现防护服中的绝缘层是如何变化的,这取决于穿防护服的人是跪着用消防软管瞄准火还是跪着爬着穿过燃烧的建筑物,”普西库塔说。
 
运动员脚传感器
 
运动也是基于木材设计的“服装”的重点:在D-Sense项目中,一种由纳米纤维素制成的柔性关节传感器正在开发中。基于可再生资源的3d打印传感器具有生物相容性,直接位于皮肤上。它是导电的,因为在3D打印过程中,纳米纤维素“墨水”与银纳米线结合在一起。例如,当它作为鞋垫穿在职业运动员的运动鞋上时,传感器可以测量载荷、压力和力的作用等,从而可以精确地分析关节的运动。
 
由于纳米纤维素的机械性能,它特别适合制造新的复合材料。
 
因此,多层传感器是ETH领域战略重点领域“先进制造”的项目之一。这种关节传感器的应用也可以用于未来的关节植入患者,以配合最佳愈合过程。
 
睡觉时进行数据分析
 
其他高科技服装也适用于最先进的医学领域。例如,即使我们看起来是静止不动的,比如在我们睡觉的时候,大量的肌肉却活跃着:心脏不停地跳动,胸部起落。但是在睡眠中心脏是如何跳动的呢?我们的呼吸会暂停吗,还是会在夜晚平静而稳定地流动?Empa的研究人员开发了一种心脏带,由于有刺绣电极,它可以记录整个晚上的心脏活动。利用Empa等离子涂层设备,纳米薄的金属层被应用到线,使他们导电,皮肤友好和可清洗。例如,这种灵活的测量装置被用来测量睡眠中呼吸停止的人,也就是所谓的睡眠呼吸暂停。目前正在与工业和医疗部门的合作伙伴开发传感器带的进一步临床应用。例如,心电图带——辅以测量体温的传感器技术——旨在支持阿尔茨海默氏症等痴呆症的诊断,因为对重要参数的长期测量可以提供认知表现方面的信息。

Empa的研究人员还与位于穆尔豪斯的上阿尔萨斯大学的研究人员一起,致力于为纺织品配备额外的传感器。这样,在医学和运动上的应用范围和穿着的舒适性可以进一步扩大。西蒙·安纳海姆说:“我们将在一件衣服(比如t恤)上安装传感器,用于分析各种健康参数。”测量呼吸速率或氧饱和度等其他参数的核心元件是熔融纺丝生产的光学聚合物纤维。
 
人造心脏泵的伪装
 
由于纺织纤维的微观设计可以被各种纺丝工艺精确控制,Empa的研究人员也在开发类似生物组织的膜。例如,由高弹性核鞘纤维制成的聚合物膜被人类细胞定植,从而使多层功能性组织得以生长。这项研究是“苏黎世心脏”项目的一部分,Empa正在与苏黎世大学、苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学医院合作。“活的”膜是用来铺在人工心脏泵的内表面作为“伪装”,使人体能够更好地承受该装置,避免故障。
 
细菌侦探
 
聚合物纤维还可以被加工成传感器,以检测我们呼吸中的挥发性物质。Luciano Boesel的团队使用静电纺丝技术生产多层聚合物膜,这种膜可以“嗅出”人类呼吸中的某些气体。“挥发性胺是在肺炎或慢性肾病等细菌感染过程中形成的,”Boesel说。他的团队现在正在开发一种高灵敏度的胺传感器,它将检测呼吸中不同胺的痕迹,以便尽早、非侵入性地诊断疾病。
 
药物来穿
 
纺织纤维还可用于“智能”创面敷料,在复杂创面的早期阶段指示不正常的愈合过程。此外,它们还能释放抗生素、止痛药或天然药物等物质。为了确保这些活性成分的剂量是精确的,研究人员设计了一个复杂的控制机制:一个轻微的压力在伤口敷料或光信号控制药物的释放。来自病人的化学刺激,如伤口pH值的改变,也能触发药物输送。
 
活性成分的纳米袋
 
Amin Sadeghpour正在更深入地探索我们衣服的微观和纳米结构。他正在建造类似细胞膜的微型纳米管。这些立方体的边长约为10纳米,只含有极少数量的活性成分。然而,由于它们是由小试管构成的,所以有可能将不同的通常不能混合的物质包装在一起。这是理想的结合几种药物或维生素。这些具有生物相容性的立方体被组合成“纳米团”,即所谓的立方体。在静电纺丝过程中,它们可以附着在纤维上,用纤维生产医用敷料或“护理用纺织品”。这些纳米元素、生物相容性材料和智能纤维在未来将被用于生产不仅完美贴合我们的化身,金牌大只与大只500平台而且在运动和医疗实践中具有顶级性能的服装。