Sağlık izleme için giyilebilir biyosensörlerin gelişimini durduran önemli faktörlerden biri; hafif ve uzun ömürlü bir güç kaynağının olmamasıdır. Malzeme kimyacısı Trisha L. Andrew liderliğindeki Massachusetts Amherst Üniversitesi’ndeki bilim insanları, herhangi bir giysi üzerine bir yük depolama modelini işlemek için giysilere kolayca entegre edilebilen, şarj saklama sistemi yapmak için bir yöntem geliştirdiklerini bildirdiler.
Andrew’in de belirttiği gibi, “Piller veya diğer şarj depolama türleri, taşınabilir, giyilebilir, yutulabilir veya esnek teknolojilerin çoğu için hala sınırlayıcı bileşenlerdir. Cihazlar çok büyük, çok ağır ve esnek olmayan bazı kombinasyonlar olma eğilimindedir.”
Bu yeni yöntemde bir mikro-süperkapasitör kullanılarak, bir polimer film ile buhar kaplamalı iletken iplik bir tekstil desteğinde, esnek elektrotların esnek ağını oluşturmak için, özel bir dikiş tekniği ile birleştirilir. Ortaya çıkan katı hal aygıtı, yükü depolayacak yüksek bir kapasiteye ve giyilebilir biyosensörleri güçlendirici diğer özelliklere sahiptir.
Andrew; “Araştırmacılar birçok farklı elektronik devre bileşenini dikkate değer bir şekilde minyatürleştirdi. Şimdiye kadar şarj depolama cihazları için aynı şey söylenemezdi. Bu yazıda, laboratuvarımızda üretilen buhar kaplı iplikleri kullanarak, herhangi bir giysi üzerine bir yük depolama modelini tam anlamıyla işleyebildiğimizi gösteriyoruz. Bu, kendi kendine çalışan akıllı giysilerdeki dikiş devrelerinin kapılarını açıyor.”
Andrew ve doktora sonrası araştırmacısı Lushuai Zhang ve Kimya Mühendisliği lisans öğrencisi Wesley Viola; “Süper kapasitörlerin, akülere göre daha yüksek güç yoğunluklarına sahip oldukları için, giyilebilir şarj depolama devreleri için ideal adaylar olduklarına dikkat çekti. Bununla birlikte Andrew ve meslektaşları, yüksek elektrik iletkenliği ve hızlı iyon aktarımına sahip elektrokimyasal olarak aktif malzemelerin tekstil ürünlerine dahil edilmesinin zor olduğunu ekledi. Buharla kaplama işlemi, yoğun olarak bükülmüş iplikler üzerinde gözenekli iletken polimer filmler oluşturur; bunlar, elektrolit iyonları ile kolayca şişirilebilir ve boyanmış veya ekstrüde edilmiş liflerle yapılan önceki çalışmalara kıyasla birim uzunluk başına yüksek şarj depolama kapasitesini korur.”
UMass Amherst’ta Giyilebilir Elektronik Laboratuvarı’nı yöneten Andrew, tekstil bilimcilerinin teknik zorluklar ve yüksek maliyetler nedeniyle buhar biriktirme yöntemini kullanmadıklarını ancak daha yakın zamanda araştırma, teknolojinin ölçeklendirilebileceğini ve maliyet olarak uygun olduğunu göstermiştir.
O ve ekibi şu anda UMass Amherst Uygulamalı Yaşam Bilimleri Enstitüsü’nün Kişiselleştirilmiş Sağlık İzleme Merkezi’nde yeni işlemeli şarj depolama dizilerini e-tekstil sensörleri ve düşük güçlü mikroişlemcilerle birleştirerek, normal bir günde bir kişinin yürüyüşü ve eklem hareketlerini izleyebilecek giyilebilir akıllı kıyafetler üretmeye çalışıyor.
