高科技服装:可穿戴健康

不仅在夏天，运动活动也会变得很热，因为冬天的运动也有它的缺陷。外面很冷，穿保暖的衣服是必须的。然而，如果你经常走动，你身体的“AC”就会起作用:皮肤会释放出大量的冷汗。为了确保我们的湿衣服在休息时不会冻伤，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，从而保持温暖。瑞士高端运动服装公司KJUS将该技术集成到一款可以用智能手机操作的滑雪夹克中。在Empa的气候室进行的实验中，研究人员还证实了带有“泵效应”的夹克的功能和穿着舒适性。

西装领带的阿凡达

通过虚拟造型，可以预测夹克和裤子是否穿着舒适，是否能有效释放体温。Empa的科学家Agnes Psikuta和她的团队来自圣加伦的“仿生膜和纺织品”实验室，他们开发了一种软件，该软件考虑了织物特性、人体体质以及皮肤和衣服之间的绝缘气垫。“使用解剖学上可定制的《阿凡达》在美国，就有可能模拟一件衣服如何完美贴合人体，以及它的热效应，甚至当人在移动时，”普西库塔解释说。因此，服装的设计可以在角色身上进行优化，然后再用实际的面料缝制出来。

但也有一些防护服的穿着者必须保护自己免受极端外部条件的伤害:消防队员的防护服必须隔热、防火、防水以及透气，但同时也不能太重或不灵活。因此，绝缘气垫至关重要。这种防护服可以通过人体解剖模型在实验室中进行优化。普西库塔说:“在接近现实的实验中，我们可以发现防护服的隔热层如何变化，这取决于穿着者是在跪着或跪着通过着火的建筑时将消防水带对准火，还是在爬行。”

运动员足部传感器

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。3 d印制传感器基于可再生资源的生物相容性，直接位于皮肤上。它是导电的，因为纳米纤维素“墨水”与银纳米线结合在一起新利18官方的过程。例如，当作为鞋垫穿在职业运动员的运动鞋上时，传感器会测量载荷、压力和力的作用，从而精确地分析关节的运动。“由于其机械性能，纳米纤维素特别适合创造新的复合材料，”古斯塔夫Nyström说，他是Empa在Dübendorf的“纤维素和木材材料”实验室的负责人。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，以伴随最佳的愈合过程。

睡觉时的数据分析

其他高科技服装也很适合用于最先进的医学领域。例如，即使我们看似静止不动，比如睡觉时，也有许多肌肉在活动:心脏不停地跳动，胸部起落。但是心脏在睡眠时是如何跳动的呢?我们的呼吸是暂停了，还是平静而稳定地流过整个夜晚?Empa的研究人员已经开发了一种心脏带，通过刺绣的电极，可以记录整个晚上的心脏活动。使用Empa等离子涂层设备，纳米薄的金属层被应用到螺纹上，使其导电、亲肤和可洗。例如，这种灵活的测量装置被用于那些在睡眠中遭受呼吸骤停的人睡眠呼吸暂停。传感器带的进一步临床应用目前正在与来自工业和医疗部门的合作伙伴开发。例如，心电图带-由测量体温的传感器技术补充-旨在支持诊断痴呆如阿尔茨海默氏症,因为重要参数的长期测量可以提供认知表现的信息。

Empa的研究人员与来自马尔卢斯的上阿尔萨斯Université的研究人员一起，也在为纺织品配备额外的传感器。这样，在医学和运动方面的应用范围和穿着舒适度可以进一步扩展。西蒙·安纳海姆说:“我们将在一件衣服上，比如一件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产生的光学聚合物纤维。

人造心脏泵的伪装

由于纺织纤维的微设计可以通过各种纺丝工艺进行精确控制，Empa的研究人员也在开发类似生物组织的膜。例如，由高弹性芯鞘纤维制成的聚合物膜被人类细胞定植，这样一个多层的功能性组织就可以生长。这项研究是Empa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的“苏黎世心脏”项目的一部分。这种“活的”膜是用来衬在人造的内表面的心泵作为“伪装”，使身体能更好地容忍该设备，从而避免出现故障。

药物来穿

纺织纤维可用于“智能”伤口敷料，释放抗生素、止痛药或自然疗法等物质。

来源:电子探针

纺织纤维还可以以“智能”伤口敷料的形式应用于复杂伤口的早期愈合过程。此外，他们可以释放物质，如抗生素、止痛药或自然疗法。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棘手的控制机制:对伤口敷料施加轻微的压力或发出光信号来控制释放药物治疗。来自患者的化学刺激，如伤口pH值的改变，也可以触发药物的输送。

细菌侦探

聚合物纤维还可以加工成传感器，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，旨在“嗅出”人类呼吸中的某些气体。“挥发性胺是在细菌感染过程中形成的感染比如肺炎或慢性肾病，”Boesel说。他的研究小组正在开发一种高灵敏度的胺传感器，可以检测呼吸中不同的胺的痕迹，以便尽早、非侵入性地诊断疾病。

纳米袋装有效成分

类似细胞膜的纳米立方体只含有最少量的活性成分。

Amin Sadeghpour正在更深入地探索我们衣服的微观和纳米结构。他正在构建一种类似细胞膜的微型纳米立方体。这些立方体边长约为10纳米，只含有微量的活性成分。然而，由于它们是由小管构成的，因此可以将通常不能混合的不同物质包装在一起。这是混合几种药物或维生素的理想选择。生物相容性的立方体被分组在“纳米袋”中，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，用这些纤维来生产伤口敷料或“护理纺织品”。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服装，不仅完全适合我们的化身，而且在体育和医疗实践中也会有顶级表现。