Spieractiviteit volgen met kleding op je rug

Bio-elektrische sensoren op de huid kunnen worden gebruikt om elektrische signalen in het lichaam te meten, zoals hartactiviteit en spiercontractie. Hoewel dat waardevolle informatie oplevert voor clinici, kan de huidige bio-elektrische sensortechnologie ineffectief, ongemakkelijk, duur en moeilijk te vervaardigen zijn.

In APL-materialen, hebben onderzoekers van de University of Utah en Gyeongsang National University in Zuid-Korea een bio-elektrische sensor ontwikkeld die handig en goedkoop is.

De sensor meet elektromyografie (EMG) signalen die in spieren worden gegenereerd wanneer ze samentrekken. EMG-signalen zijn nuttig voor het bestuderen van spiervermoeidheid en herstel, en ze hebben het potentieel om de diagnose en behandeling van neuromusculaire ziekten te informeren.

“Het signaal dat we meten is een spanning over een bepaalde tijd”, zegt auteur Huanan Zhang. “Elke keer dat je vinger beweegt, verandert het potentieel van het lichaam, van de spier, dus we kunnen dat verschil in potentieel detecteren.”

De biosensor wordt direct op een kledingstuk geïntegreerd. Dat heeft meer voordelen dan gemak en comfort: zachte kleding betekent beter contact met de huid en een beter signaal.

Aanvankelijk drukten de onderzoekers zilverpasta rechtstreeks op stof. Zilver is geleidend, waardoor het een goed materiaal is voor het detecteren van elektrische signalen. Het is echter ook enigszins giftig, dus langdurige blootstelling kan leiden tot huidirritatie.

Om de gunstige eigenschappen van zilver te benutten en tegelijkertijd de problemen op te lossen, heeft het team een ​​laag gouden nanodeeltjes op het zilver aangebracht. Het goud omhulde de zilverdeeltjes volledig, waardoor ze de huid niet konden raken.

Het resultaat was een detector die zowel geleidend als niet-irriterend voor de huid was. De hoeveelheden goud en zilver zijn klein genoeg om ook goedkoop te blijven.

De wetenschappers testten de prestaties van de biosensor door hem op de biceps en vingers te plaatsen en het gedetecteerde signaal te volgen terwijl die spieren door verschillende oefeningen vorderden.

Omdat de sensor deel uitmaakt van de stof en is ontworpen voor langdurig gebruik, moet hij bestand zijn tegen wassen. Het team testte de sensorprestaties opnieuw na meerdere wasbeurten en ontdekte dat de prestaties hoog bleven.

“Dit werk ontwerpt niet alleen een draagbaar apparaat, dat de gemaksfactor heeft, maar het heeft ook geweldige prestaties en is biocompatibel”, zei Zhang.

Het team is van mening dat het gebruik van deze printtechniek op textiel een revolutie teweeg kan brengen in toekomstige bio-elektrische sensoren.