Они сшили ультратонкие волокна углеродных нанотрубок, которые выглядят так же, как хлопковые нити, в обычную спортивную одежду с помощью стандартной швейной машины.
Углеродная нанотрубка контролирует частоту сердечных сокращений пользователя и снимает непрерывную электрокардиограмму (ЭКГ), которая фиксирует сердечный ритм и электрическую активность.
По словам исследователей, волокна, вплетенные в ткань, также могут использоваться для встраивания антенн или светодиодов. Незначительные модификации волокна также могут в конечном итоге позволить одежде контролировать жизненно важные функции, силу напряжения или частоту дыхания.
«Благодаря сочетанию хорошего контакта с кожей, биосовместимости и мягкости нити из углеродных нанотрубок являются естественным компонентом носимых устройств», - сказал инженер Маттео Паскуали из Университета Райса.
По словам исследователей, волокна такие же проводящие, как и металлические провода, но их можно мыть, они удобны и с меньшей вероятностью сломаются, когда тело находится в движении.
Аспирантка Университета Райса Лорен Тейлор демонстрирует рубашку с нитью из углеродных нанотрубок, которая обеспечивает постоянный мониторинг сердца владельца.
В экспериментах футболка, на которую они были пришиты, лучше собирала данные, чем стандартный монитор с нагрудным датчиком, проводящий измерения в реальном времени.
Волны волокон можно пришить к куску растягивающейся ткани зигзагообразно, чтобы сформировать электрод, таким образом, соединив электронику, такую ??как передатчики Bluetooth, которые отправляют данные на смартфон.
Строчка зигзаг позволяет ткани растягиваться, не ломая ее.
По словам ученых, ЭКГ, полученные с помощью электродов из волокон углеродных нанотрубок, были сопоставимы с сигналами, полученными с помощью обычных электродов.
В сочетании с коммерческими медицинскими электродными мониторами футболка из углеродных нанотрубок давала немного лучшие ЭКГ.
Единственное условие - футболка, на которую пришиты волокна, должна плотно прилегать к груди.
Это означает, что любая футболка свободного кроя, которая вздымается во время бега, не подойдет. Сейчас команда работает с Техасским институтом сердца, чтобы выяснить, как улучшить контакт с кожей.
«В будущих исследованиях мы сосредоточимся на использовании более плотных участков нитей углеродных нанотрубок, чтобы было больше площади поверхности для контакта с кожей», - сказала аспирантка Райс Лорен Тейлор.
В основе проекта лежит работа в лаборатории инженера-химика и биомолекулярника Маттео Паскуали в Брауновской инженерной школе в Род-Айленде, которая представила волокна из углеродных нанотрубок в 2013 году.
Но исходные нити нанотрубок, шириной около 22 микрон, были слишком тонкими для швейной машины. Тейлор сказал, что для создания сшиваемой нити использовалась канатная машина - по сути, три пучка по семь нитей в каждой, сотканные в размер, примерно эквивалентный обычной нити.
«Мы работали с кем-то, кто продавал маленькие машины, предназначенные для изготовления канатов для моделей кораблей», - сказал Тейлор, который сначала попыталась сплести нить вручную, но с ограниченным успехом. «Это помогло создать для нас устройство среднего размера, которое делает то же самое».
Изобретение было подробно описано в журнале Американского химического общества Nano Letters.