Integrierte Herzfrequenz-Sensoren in Smart Clothing: Zuverlässiges Wearable-Monitoring

Dehnbare, biegsame „intelligente“ Textilien stehen bereit, Kleidung aller Art neu zu gestalten und neue Möglichkeiten für die Integration fortschrittlicher Monitoring-Technologien in Alltagsgegenstände zu schaffen. Forscher wenden Neurowissenschaften und Psychophysiologie an, um responsive Technologien wie in Smart Textiles zu entwickeln. Sie stellten fest, dass tragbare Sensorsysteme Herzfrequenzen nicht so gut überwachen wie traditionelle Elektroden.

Lösung: Textile Trockenelektroden

Um das Problem zu lösen, testeten die Forscher die Machbarkeit von EKG-Monitoring mit eingenähten Textilelektroden statt herkömmlicher Gelelektroden in einer Drei-Leitungs-, brustmontierten Konfiguration. Kommerzielle Wearables sind meist unfähig, das vollständige EKG-Wellenformsignal zu erfassen.

Bisherige Ansätze umfassten leitfähige Tinten-Elektroden, die auf den Stoff gedruckt werden und dazu neigen, zu reißen, was Brüche in der leitfähigen Oberfläche und Widerstandsänderungen bei Bewegung verursacht. Auch planar-modische Leiterplatten (P-FCBs) wurden erforscht, die ähnlich auf den Stoff gedruckt werden, aber fortschrittliche Fertigungsmethoden für die leitfähige Paste erfordern.

Die vom Team entwickelte Lösung bestand in der Fertigung „trockener“ Elektroden, die direkt in Kleidung integriert sind. Da sich das Gerät der Haut anpasst, vermeidet es Rauschen und Artefakte, die normalerweise durch die Bewegung ähnlicher Trockenelektroden auf der Haut entstehen.

Validierung: Leistung gleichwertig mit Gelelektroden

Die Leistung blieb nach einer Reihe von Validierungstests unvermindert, einschließlich EKG-Monitoring, Komfortumfragen mit menschlichen Probanden, Dehntests und Waschzyklen. Die Geräteleistung entsprach der traditionellen Elektrode in der Fähigkeit, die vollständige EKG-Wellenform zu detektieren.