Fysikere designer potentielt livreddende sundhedsmonitorteknologi

Syge babyer i fjerntliggende dele af verden kunne overvåges langvejs takket være ny bærbar teknologi designet af fysikere ved University of Sussex. Og forældre derhjemme, bekymret over risikoen for vuggedød, kunne holde styr på deres nye babyers hjerte og vejrtrækningshastigheder med automatiske opdateringer til deres smartphones, ved hjælp af 'fitness tracker'-teknologi, der er indbygget i baby-jakkesæt.

De diskret sensorer - de mest følsomme væskebaserede enheder, der nogensinde er blevet udviklet - kan også være transformerende for alle med livstruende tilstande som søvnapnø. Ud over, fordi grafen er billigt at producere, det nye gennembrud skal være overkommeligt.

Professor Alan Dalton, fra School of Mathematics and Physical Sciences, og hans team af fysikere ved University of Sussex har skabt en væske fremstillet af en emulsion af grafen, vand og olie, som leder elektricitet. Gennembruddet er beskrevet i et papir, der blev offentliggjort i dag, Tirsdag den 9. januar 2018, i den peer-reviewed Royal Society of Chemistry journal Nanoskala . Der er oprettet en prototype, og teamet taler med kommercielle sponsorer for at finansiere yderligere forskning, så produktet kan bringes på markedet.

Holdet blev inspireret til at oprette denne nye sundhedsmonitor, efter at Bill and Melinda Gates Foundation opfordrede til bærbare sundhedsteknologier til en overkommelig pris til babyer i situationer, hvor ressourcerne er knappe.

Grafen er et todimensionalt materiale fremstillet af kulstofatomer, der er stærkt, fleksibel og ledende. Når en kanal eller et rør, der holder væsken, strækkes, selv med en lille mængde, væskens ledningsevne ændres. Det betyder, at respirationshastigheder og pulser for personer, der bærer enheden, kan spores.

Fordi den nye flydende teknologi er så følsom, den opfanger meget små signaler, når den er knyttet til kroppen. For at overvåge babyernes pulser i øjeblikket, klodsede sensorer skal fastgøres til babyers små fødder eller hænder, som ofte falder af. Oplysningerne videresendes derefter til en skærm af ledninger, der kan begrænse barnets bevægelse.

Professor Daltons teknologiske udvikling ville gøre overvågningen udført trådløst og ikke-invasivt med et 'fitness tracker'-lignende bånd-eller endda indlejret i stoffet i en sensorvest, som babyen kunne have på.

Professor Dalton siger:"Ved hjælp af de ledende flydende emulsioner, vi har udviklet, vi producerer billigt, bærbare sensorer baseret på grafen. Enhederne vil være behagelige, ikke-invasiv og kan levere intuitiv diagnostik af vejrtrækning og puls. Vi vil til sidst have et jakkesæt, som barnet kan have på, som vil aflæse alle vigtige oplysninger trådløst. Vi håber at se dette tilgængeligt inden for to til fire år.

"I laboratoriet har vi skabt en sensor, der har potentiale til drastisk at forbedre tidlig påvisning af livstruende symptomer såsom søvnapnø eller hjertearytmi, hvor konstant overvågning med konventionelt udstyr er udfordrende uden for hospitalsmiljøet. "

"Selvfølgelig er det ultimative potentiale bredere end det. Enhver, der er interesseret i at spore deres hjerte- eller respirationsfrekvenser - f.eks. Joggere - kan være interesseret i at bære denne teknologi inden for deres træningsudstyr. Jeg kom på ideen til den nye grafenemulsion ved kernen i denne teknologi, mens jeg laver salatdressing - som er en form for emulsion - hjemme hos min datter. Det er fantastisk, hvordan, som forskere, vi henter inspiration fra hverdagen omkring os. "

Dr Matthew Large, ledende forsker på projektet på School of Mathematics and Physical Sciences, beskriver den nye udvikling:"Det, vi har gjort, ligner, hvordan du laver en salatdressing; ved at ryste vand og olie sammen, du laver små dråber af den ene væske, der flyder i den anden, fordi de to ikke blandes. Normalt, dråberne ville alle samles sammen, og væskerne adskilte sig over tid, som dråberne i en lavalampe. Vi har løst dette ved at sætte grafen i. Grafen, som er et atom tykt, sidder på overfladen af ​​dråberne og forhindrer dem i at samle sig. "

Dr Large fortsætter:"Det helt spændende ved denne nye type ledende væske er, hvor følsom den er for at blive strakt. Når grafenpartiklerne samles omkring de flydende dråber, kan elektroner hoppe fra den ene partikel til den næste; derfor er hele væsken er ledende. Når vi strækker vores sensorer, klemmer vi og deformerer dråberne; dette flytter grafenpartiklerne længere fra hinanden og gør det meget sværere for elektronerne at hoppe hen over systemet. Følsomheden af ​​denne nye slags belastningssensor er faktisk meget højere end mange eksisterende teknologier, og det er den mest følsomme væskebaserede enhed, der nogensinde er rapporteret med en ganske betydelig margin. "

Professor Dalton siger:"Grafen er meget overkommeligt, da det kan fremstilles ved hjælp af naturligt forekommende grafit, så dette kunne rulles ud i stor skala. Dette er gode nyheder for sundhedstjenester, fordi den nye teknologi ikke vil være dyr at lave og købe. Det betyder også, at det skal være overkommeligt for enkeltpersoner. "