Forskere udvikler ny grafitbaseret sensorteknologi til bærbart medicinsk udstyr

Forskere ved AMBER, SFI Center for Avancerede Materialer og Bioingeniørforskning, og fra Trinity's School of Physics, har udviklet næste generation, grafen-baseret sensorteknologi ved hjælp af deres innovative G-Putty-materiale.

Holdets printede sensorer er 50 gange mere følsomme end industristandarden og overgår andre sammenlignelige nano-aktiverede sensorer i en vigtig metrisk set som en game-changer i branchen:fleksibilitet.

Maksimering af følsomhed og fleksibilitet uden at reducere ydeevnen gør teamets teknologi til en ideel kandidat til de nye områder af bærbar elektronik og medicinsk diagnostisk udstyr.

Holdet - ledet af professor Jonathan Coleman fra Trinity's School of Physics, en af ​​verdens førende nanovidenskabsmænd - demonstrerede, at de kan producere en lavpris, trykt, grafen nanokomposit belastningssensor.

Ved at skabe og teste blæk med forskellige viskositeter (løbende) fandt holdet ud af, at de kunne skræddersy G-Putty blæk i henhold til printteknologi og anvendelse.

De offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Lille .

I medicinske omgivelser, belastningssensorer er et meget værdifuldt diagnostisk værktøj, der bruges til at måle ændringer i mekanisk belastning, såsom pulsfrekvens, eller ændringerne i et slagtilfældes evne til at synke. En belastningssensor virker ved at detektere denne mekaniske ændring og konvertere den til et proportionalt elektrisk signal, derved fungerer som mekanisk-elektrisk konverter.

Mens belastningssensorer i øjeblikket er tilgængelige på markedet, er de for det meste lavet af metalfolie, der udgør begrænsninger med hensyn til slidstyrke, alsidighed, og følsomhed.

Professor Coleman sagde:

"Mit team og jeg har tidligere lavet nanokompositter af grafen med polymerer som dem, der findes i gummibånd og fjollet kit. Vi har nu lavet G-spartel, vores meget formbare grafenblandede fjollede kit, til en blækblanding, der har fremragende mekaniske og elektriske egenskaber. Vores blæk har den fordel, at de kan omdannes til en fungerende enhed ved hjælp af industrielle printmetoder, fra serigrafi, til aerosol og mekanisk aflejring.

"En yderligere fordel ved vores meget lave omkostninger system er, at vi kan kontrollere en række forskellige parametre under fremstillingsprocessen, som giver os muligheden for at justere følsomheden af ​​vores materiale til specifikke applikationer, der kræver detektion af meget små belastninger."

Aktuelle markedstendenser på det globale marked for medicinsk udstyr indikerer, at denne forskning er godt placeret i overgangen til personlig, indstillelig, bærbare sensorer, der nemt kan indbygges i tøj eller bæres på huden.

I 2020 blev markedet for bærbart medicinsk udstyr vurderet til USD 16 milliarder med forventninger om betydelig vækst, især inden for fjernovervågningsudstyr til patienter og et stigende fokus på fitness- og livsstilsovervågning.

Teamet er ambitiøst i at omsætte det videnskabelige arbejde til produkt. Dr. Daniel O'Driscoll, Trinity's School of Physics, tilføjet:

"Udviklingen af ​​disse sensorer repræsenterer et betydeligt skridt fremad for området for bærbare diagnostiske enheder - enheder, der kan printes i brugerdefinerede mønstre og komfortabelt monteres på en patients hud for at overvåge en række forskellige biologiske processer.

"Vi udforsker i øjeblikket applikationer til at overvåge vejrtrækning og puls i realtid, ledbevægelser og gang, og tidlig fødsel i graviditeten. Fordi vores sensorer kombinerer høj følsomhed, stabilitet og et stort føleområde med mulighed for at printe skræddersyede mønstre på fleksible, bærbare underlag, vi kan skræddersy sensoren til applikationen. Metoderne, der bruges til at producere disse enheder, er lave omkostninger og let skalerbare - væsentlige kriterier for at producere en diagnostisk enhed til brug i bred skala."