Fleksibelt og gennemsigtigt armbånd, der bruger grafen til at måle puls, respirationsfrekvens og blodpuls iltning kontinuerligt. Kredit:ICFO
Nye teknologiske enheder prioriterer ikke-invasiv sporing af vitale tegn, ikke kun til fitnessovervågning, men også til forebyggelse af almindelige sundhedsproblemer såsom hjertesvigt, hypertension og stressrelaterede komplikationer blandt andre. Wearables baseret på optiske detektionsmekanismer viser en uvurderlig tilgang til rapportering om vores krops indre virke og har oplevet en stor indtrængning på forbrugermarkedet i de seneste år. Nuværende bærbare teknologier, baseret på ikke-fleksible komponenter, leverer ikke den ønskede nøjagtighed og kan kun overvåge et begrænset antal vitale tegn. For at løse dette problem, kompatible ikke-invasive optiske baserede sensorer, der kan måle et bredere sæt vitale tegn, er øverst på slutbrugernes ønskeliste.
I en nylig undersøgelse offentliggjort i Videnskab fremskridt , ICFO -forskere har demonstreret en ny klasse af fleksible og gennemsigtige bærbare enheder, der kan tilpasses huden og kan levere kontinuerlige og præcise målinger af flere menneskelige vitale tegn. Disse enheder kan måle puls, respirationshastighed og iltning af blodpuls, samt udsættelse for UV -stråling fra solen. Mens enheden måler de forskellige parametre, aflæsningen visualiseres og gemmes på en mobiltelefon-grænseflade, der er forbundet til den bærbare via Bluetooth. Ud over, enheden kan fungere uden batteri, da den oplades trådløst via telefonen.
"Det var meget vigtigt for os at demonstrere den brede vifte af potentielle applikationer til vores avancerede lysfølende teknologi gennem oprettelse af forskellige prototyper, herunder det fleksible og gennemsigtige armbånd, sundhedsplasteret integreret på en mobiltelefon og UV -overvågningsplasteret for sollys. De har vist sig at være alsidige og effektive på grund af disse unikke funktioner, "rapporterer Dr. Emre Ozan Polat, første forfatter til denne publikation.
Graphene smart medicinsk patch opretter forbindelse til en mobiltelefon for at læse flere vitale tegn med det samme fra fingeren og vise realtidsmålinger på skærmen. Kredit:ICFO
Armbåndet blev fremstillet på en sådan måde, at det tilpasser sig hudoverfladen og giver kontinuerlig måling under aktivitet (se figur 1). Armbåndet har en fleksibel lyssensor, der optisk kan registrere ændringen i blodkarers volumen, på grund af hjertecyklussen, og derefter udtrække forskellige vitale tegn, såsom puls, respirationshastighed og iltning af blodpuls.
For det andet, forskerne rapporterer om integrationen af et grafen -sundhedsmærke på en mobiltelefonskærm, som øjeblikkeligt måler og viser vitale tegn i realtid, når en bruger placerer en finger på skærmen (se figur 2). En unik egenskab ved denne prototype er, at enheden bruger omgivende lys til at betjene, fremme lavt strømforbrug i disse integrerede wearables og dermed muliggør en kontinuerlig overvågning af sundhedsmarkører over lange perioder.
ICFOs avancerede lysfølende teknologi har implementeret to typer nanomaterialer:grafen, et meget fleksibelt og gennemsigtigt materiale fremstillet af et atom-tykt lag af carbonatomer, sammen med et lysabsorberende lag lavet af kvanteprikker. Den demonstrerede teknologi bringer en ny formfaktor og designfrihed til wearables -feltet, gør grafen-quantum-dots-baserede enheder til en stærk platform for produktudviklere. Dr. Antonios Oikonomou, forretningsudvikler hos ICFO understregede dette ved at fastslå, at "Den blomstrende wearables-industri ivrigt søger at øge troværdigheden og funktionaliteten af sine tilbud. Vores grafenbaserede teknologiplatform besvarer denne udfordring med et unikt forslag:en skalerbar, laveffektsystem, der er i stand til at måle flere parametre, samtidig med at det tillader oversættelse af nye formfaktorer til produkter. "
Trådløs og batterifri UV -patch, der aktivt viser hudens eksponering for at beskytte mod skadelige virkninger af solen. Kredit:ICFO
Dr. Stijn Goossens, medvejleder af undersøgelsen, kommenterer også, at "vi har fået et gennembrud ved at vise en fleksibel, bærbart sensingsystem baseret på grafenlysfølende komponenter. Nøglen var at vælge det bedste af de stive og fleksible verdener. Vi brugte de unikke fordele ved fleksible komponenter til registrering af vitaltegn og kombinerede det med høj ydeevne og miniaturisering af konventionelle stive elektroniske komponenter. "
Endelig, forskerne har været i stand til at demonstrere et bredt bølgelængde detekteringsområde med teknologien, udvide prototypernes funktionalitet ud over det synlige område. Ved at bruge den samme kerneteknologi, de har fremstillet en fleksibel UV -patch -prototype (se figur 3), der er i stand til trådløst at overføre både strøm og data, og fungerer uden batteri for at registrere miljø-UV-indekset. Plasteret fungerer med et lavt strømforbrug og har et yderst effektivt UV -detektionssystem, der kan fastgøres til tøj eller hud, og bruges til overvågning af strålingsindtag fra solen, advare brugeren om enhver mulig overeksponering.
"Vi er begejstrede for udsigterne for denne teknologi, peger på en skalerbar rute til integration af grafen-kvante-prikker i fuldt fleksible bærbare kredsløb for at forbedre form, føle, holdbarhed, og ydeevne, "bemærker prof. Frank Koppens, leder af Quantum Nano-Optoelectronics-gruppen på ICFO. "Sådanne resultater viser, at denne fleksible bærbare platform er kompatibel med skalerbare fremstillingsprocesser, at bevise, at masseproduktion af billige enheder er inden for rækkevidde i den nærmeste fremtid. "