Добавить новость
ru24.net
News in English
Июль
2024

Flexible and Durable Bioelectrodes: The Future of Healthcare Wearables The proposed bioelectrode can lead to comfortable and long-lasting wearables for healthcare and fitness applications

0

Combining single-wall carbon nanotubes and poly(styrene-b-butadiene-b-styrene) nanosheets, researchers from Tokyo Tech have developed a novel bioelectrode material for wearable devices. This innovative material is stretchable, permeable to humidity, and conforms closely to the skin, making it ideal for prolonged use. This development addresses critical limitations of current bioelectrode materials, promising more comfortable and effective wearables for healthcare and fitness applications.

The use of wearable electronics that continuously monitor biosignals has transformed the healthcare and fitness industries. These devices are becoming increasingly common and are projected to reach a market valuation of approximately USD 572.06 billion by 2033. With this rapid growth, there is an escalating demand for high-quality bioelectrodes capable of accurately recording biosignals over extended periods. However, many of the materials currently used for bioelectrodes, such as metals, conductive polymers, and hydrogels, have limitations. They often lack the flexibility to stretch the skin without breaking and have low humidity permeability, leading to sweat buildup and discomfort.

To address these limitations, in a study published in the journal NPG Asia Materials on 20 June 2024, a research team led by Assistant Professor Tatsuhiro Horii and Associate Professor Toshinori Fujie from Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) has developed a bioelectrode material that is stretchable and permeable to humidity and conforms closely to the skin. This innovative material is composed of layers of conductive fibrous networks consisting of single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) on a stretchable poly(styrene-b-butadiene-b-styrene) (SBS) nanosheet. The nanosheet conforms tightly to the skin, allowing for precise biosignal measurements, while the carbon nanotube fibers maintain the material's stretchability and humidity permeability.

"Self-supporting electrodes that are stretchable, permeable to humidity, and conformable to skin surface bumps are required to allow for the natural deformation of skin without restricting body movements," says Horii.

The researchers applied SWCNTs as aqueous dispersions onto SBS nanosheets, creating multiple layers reaching a thickness of only 431 nm. Each coating of SWCNTs increased the density and thickness of the fibers, modifying the bioelectrode's characteristics. While adding more SWCNT layers increased nanosheet stiffness (from an initial 48.5 MPa elastic modulus to 60.8 MPa for a single layer and 104.2 MPa for five layers), the bioelectrode maintained impressive flexibility. Pristine SBS nanosheets and those with one or three layers of SWCNTs (SWCNT 3rd-SBS) stretched elastically by 380% of their original length before permanent deformation. This flexibility surpasses metal electrodes like gold, which have Young's moduli in the several-hundred-GPa range and can only stretch less than 30% of their original length before breaking.

Another crucial requirement for bioelectrodes is high water vapor permeability to prevent sweat buildup during exercise. Adding SWCNTs is beneficial as its fibrous network structure improves breathability compared to continuous films. In experiments measuring water vapor transmission rate (WVTR), researchers found that SWCNT 3rd-SBS exhibited a WVTR of 28,316 g m-2 (2 h)-1, which is twice that of normal skin.

The bioelectrode material is also highly resilient for extended use. To test the material's durability, the researchers immersed the bioelectrodes in artificial sweat and subjected them to repeated bending, measuring the change in resistance. In these tests, they found that the resistance increased negligibly, by only 1.1 times in sweat and by 1.3 times over 300 cycles of bending. Furthermore, the SWCNT 3rd-SBS nanosheets showed little to no detachment after being rubbed ten times, indicating its suitability for prolonged use.

To assess its real-world performance, the researchers compared an SBS nanosheet with three layers of SWCNT to commercially available bioelectrode materials such as Ag/AgCl gel electrodes. The bioelectrodes were attached to the forearm, and surface electromyography (sEMG) measurements were taken during gripping motions. In this experiment, the performance of the SWCNT-SBS nanosheet was comparable to that of commercial Ag/AgCl gel electrodes, achieving similar signal-to-noise ratios of 24.6 dB and 33.3 dB, respectively.

"We obtained skin-conformable bioelectrodes with high water vapor permeabilities, which showed comparable performance in sEMG measurements to those of conventional electrodes," concludes Fujie, highlighting the material's promising capabilities for healthcare wearables.

Reference

Authors :
Tatsuhiro Horii1, Kai Yamashita1, Marimo Ito1, Kei Okada1, and Toshinori Fujie1,2*
Title :
Ultrathin skin-conformable electrodes with high water vapor permeability and stretchability characteristics composed of single-walled carbon nanotube networks assembled on elastomeric films
Journal :
NPG Asia Materials
DOI :
Affiliations :

1 School of Life Science and Technology, Tokyo Institute of Technology, Japan

2 Research Center for Autonomous Systems Materialogy (ASMat), Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology, Japan

* Corresponding author's email: t_fujie@bio.titech.ac.jp

School of Life Science and Technology
—Unravel the Complex and Diverse Phenomena of Life—

Information on School of Life Science and Technology inaugurated in April 2016

School of Life Science and Technology

Schools, Departments, and Institute for Liberal Arts

Further Information

Assistant Professor Tatsuhiro Horii

School of Life Science and Technology, Tokyo Institute of Technology

Email horii.t.ad@m.titech.ac.jp

Associate Professor Toshinori Fujie

School of Life Science and Technology, Tokyo Institute of Technology

Email t_fujie@bio.titech.ac.jp

Contact

Public Relations Division, Tokyo Institute of Technology

Email media@jim.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-2975




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Мытищинский отдел вневедомственной охраны

Виктория Чертина и Евгения Вершинина выступили в рамках конгресса «Новые правила роста»

Выставка «Павка Корчагин — герой Поднебесной»

С начала 2024 года более 2,5 тысячи многодетных мам в Московском регионе досрочно вышли на пенсию


Покупатель отказался от сделки по даче Пугачевой

Дочь Любови Успенской нашлась: у матери нервы на пределе

В клубе пациентов психиатрической больницы учатся создавать «живые» картины

Форум креативных индустрий на юге России


We save HUNDREDS on UK attraction tickets with our free Blue Peter Badge – yes they still exist and anyone can get one

3 Negroni variations to try this fall

Overview of Baltic Bearing Company-Riga (BBC-R)

Game on: Automakers expand video entertainment options in vehicles


StarLine: Умный комфорт в твоих руках!

С момента открытия по трассе М-12 Восток проехали более 20 млн раз

В Новосибирской области по БКД отремонтировали и ввели в эксплуатацию 31 дорожный объект

"Пейзажи Карелии"


Состоялся релиз Kafka's Metamorphosis на iOS и Android

Disney Dreamlight Valley's next free update, Jungle Getaway, will introduce two new characters

A Valve engineer used ChatGPT to find a new matchmaking algorithm for Deadlock, and now it's in the game

The Big Catch: Tacklebox is the hardest 3D platformer I've ever played, 8+ hours long, and a free to play 'prologue' to a bigger, better game on the way


Просувайте сайт на новий рівень за допомогою якісних крауд-посилань


Певица Натали Орли спела для самых ярких бизнес-леди России

Певица Астрид Хан представила песню "Дом"

Стартовал физкультурно-спортивный фестиваль для людей с инвалидностью «Сочи-2024»

Константин Гусев, OLIMPBET: «Футбол остается самым популярным видом спорта в России»




Титул «Мисс Россия – 2024» получила Валентина Алексеева из Чувашии

Депутат Свищев: «Овечкин очень нужен в России, ждем, когда в Москве откроется его академия. Саша принесет огромную пользу нашему и мировому хоккею»

Автобус «Ростова» попал в ДТП после матча со «Спартаком»

С начала 2024 года более 2,5 тысячи многодетных мам в Московском регионе досрочно вышли на пенсию


Трамп прибыл в Батлер на предвыборный митинг, где на него совершили покушение

рецензия от фанатов че

Харатьян и авто в мешке. Советы бывалых: как не купить машину в залоге

Вдова и дочь Добрынина проигнорировали его внебрачного сына на похоронах


Рублёв признался, что мог завершить сезон после операции перед турниром ATP в Пекине

Медведев проиграл Алькарасу в полуфинале турнира ATP в Пекине

Рублев рассказал об операции перед турниром в Пекине

Джокович вышел в третий круг «Мастерса» в Шанхае


Голикова порадовала: деньги для детей и подростков на этой карте по-прежнему будут — халява, плиз

«Взрывы на Солнце»: доктор физико-математических наук Сергей Богачев — о магнитных бурях

Гол Роналду и дубль Мане принесли «Аль-Насру» победу над «Аль-Орубой»

Как она была счастлива, когда я поступил в театральный


Музыкальные новости

Раскрутка Сайта Москва. Заказать раскрутку сайта. SEO раскрутка сайта. Раскрутка сайта ru.

На создание Дома музыки С.В. Рахманинова в Новгороде было выделено 170 млн рублей

Михаил Пирогов выступит на бурятской сцене в опере «Риголетто» 9 октября

Большой театр начал продавать именные билеты для предотвращения спекуляции



Певица Астрид Хан представила песню "Дом"

Певица Натали Орли спела для самых ярких бизнес-леди России

Константин Гусев, OLIMPBET: «Футбол остается самым популярным видом спорта в России»

Стартовал физкультурно-спортивный фестиваль для людей с инвалидностью «Сочи-2024»


Приготовивший кофе Путину и Собянину студент рассказал о своем волнении

Сотрудники Росгвардии, дислоцированные на территории комплекса «Байконур», приняли участие в товарищеском матче по мини-футболу

Болеющая Ханна в открытом донельзя платье, мрачная Кока и рядом с ними Крид в худи: трибьют-концерт Валерии

Destiny 2 is adding new maps and factions to the superb Onslaught mode next week, but Bungie confirms no new 'shiny' weapons


В Москве женщина без штанов разгромила автомобиль и попала на видео

Автобус «Ростова» попал в ДТП после матча со «Спартаком». Предварительно никто не пострадал

Автобус с игроками «Ростова» попал в ДТП после матча со «Спартаком»

«Торпедо» вырвало ничью у «Урала», «Тюмень» отобрала очки у КамАЗа


Путин поздравил Рахмона с днем рождения в преддверии его визита в Москву

Как Владимир Путин отреагировал на уход из жизни Добрынина

Путин анонсировал скорую встречу в Москве с президентом Таджикистана

Путин в поздравительной телеграмме анонсировал скорую встречу с Рахмоном в Москве





"360": в Москве мужчина пригрозил выстрелить по магазину из гранатомета

Стартовал физкультурно-спортивный фестиваль для людей с инвалидностью «Сочи-2024»

Удобный и понятный сервис для поиска лекарств

Как Елизавета II дожила до 96 лет с раком костей и какие симптомы его выдают


País: союзники Киева начали давить на Зеленского для завершения конфликта

В Киеве стало известно о планах Зеленского в отношении своих союзников

Обстановка в Курской области на 5 октября: Зачем Зеленский пытался спровоцировать Россию на убийственный удар и как Киев играет с огнем


Автобус с игроками «Ростова» попал в ДТП после матча со «Спартаком»

Какие профессии запрещены для мигрантов в разных регионах РФ

Стартовал физкультурно-спортивный фестиваль для людей с инвалидностью «Сочи-2024»

Начался матч тульского "Арсенала" с "Родиной"




Собянин: Станцией метро «Потапово» воспользовались более 400 тысяч пассажиров

Сергей Собянин. Главное за день

Сергей Собянин поздравил народного артиста Александра Михайлова с днем рождения

Собянин поздравил учителей с профессиональным праздником


Собянин: МЭШ — основная цифровая образовательная экосистема Москвы

Сергей Собянин. Главное за день

Собянин назвал самые полезные сервисы «МЭШ» для учителей


«Взрывы на Солнце»: доктор физико-математических наук Сергей Богачев — о магнитных бурях

Из Тверской области в социальное учреждение Москвы отправили опасное масло

Непомнящий — о проведении матча между сборной России и Медиалиги: у футболистов не будет мотивации

Голикова порадовала: деньги для детей и подростков на этой карте по-прежнему будут — халява, плиз


В 2024 году в Поморье на поддержку творческих союзов выделено 5 млн рублей

ТСД SAOTRON RT41 GUN: практичный, производительный, надёжный

В Архангельской области проходят мероприятия Всероссийского дня ходьбы

Детское радио звучит в Архангельске


Выставка рисунков «За животных в ответе и взрослые и дети», к Всемирному дню защиты животных.

Познавательная беседа «Китай от А до Я».

Прогноз погоды в Крыму на 2 октября

Час занимательной информации «Про котов, котят и кошек, обитателей окошек»


ЦСКА опять разбили всухую! Кошмарные 0:11 за два матча с уральскими топами КХЛ

Антонов завершил миссию посла России в США и возвращается в Москву

«Монако» возглавил таблицу чемпионата Франции по футболу

Многослойность, оверсайз, джинс. Дизайнеры назвали модные тренды осени 2024












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
ATP

Рублёв признался, что мог завершить сезон после операции перед турниром ATP в Пекине






Многослойность, оверсайз, джинс. Дизайнеры назвали модные тренды осени 2024

«Монако» возглавил таблицу чемпионата Франции по футболу

рецензия от фанатов че

Трамп прибыл в Батлер на предвыборный митинг, где на него совершили покушение