Новите технологични устройства дават приоритет на неинвазивното проследяване на жизнените показатели не само за мониторинг на фитнеса, но и за предотвратяване на често срещани здравословни проблеми като сърдечна недостатъчност, хипертония и свързани със стреса усложнения. Носените материали, базирани на оптични механизми за откриване, доказват безценен подход за отчитане на вътрешните работи на нашите тела и през последните години преживяват значително навлизане на потребителския пазар. Настоящите носими технологии, базирани на не-гъвкави компоненти, не осигуряват желаната точност и могат да наблюдават само ограничен брой жизненоважни признаци. За справяне с този проблем, съвместимите неинвазивни сензори на оптична основа, които могат да измерват по-широк набор от жизнени знаци, са в горната част на списъка с желания на крайните потребители.
В неотдавнашно проучване, публикувано в Science Advances , изследователите на ICFO демонстрираха нов клас гъвкави и прозрачни носими устройства, които са съвместими с кожата и могат да осигурят непрекъснати и точни измервания на множество жизнени знаци на човека. Тези устройства могат да измерват сърдечната честота, честотата на дишане и оксигенацията на кръвния пулс, както и излагането на UV лъчение от слънцето. Докато устройството измерва различните параметри, отчитането се визуализира и съхранява в интерфейс на мобилен телефон, свързан към носимия чрез Bluetooth. В допълнение, устройството може да работи без батерия, тъй като се зарежда безжично през телефона.
„За нас беше много важно да демонстрираме широкия спектър от потенциални приложения за нашата модерна технология за осветяване на светлината чрез създаването на различни прототипи, включително гъвкавата и прозрачна гривна, лепенката за здраве, интегрирана в мобилен телефон и лепенката за UV мониторинг за слънце Те са показали, че са многостранни и ефективни поради тези уникални характеристики, “докладва д-р Емре Озан Полат, първи автор на тази публикация.
Интелигентният медицински пластир Graphene се свързва с мобилен телефон, за да се четат незабавно множество жизнени знаци от пръста и да се показват измервания в реално време на екрана. Кредит: ICFO
Гривната е изработена по такъв начин, че да се адаптира към повърхността на кожата и да осигурява непрекъснато измерване по време на дейност (виж Фигура 1). Гривната включва гъвкав сензор за светлина, който може оптически да запише промяната в обема на кръвоносните съдове, дължащ се на сърдечния цикъл, и след това да извлече различни жизнени признаци като сърдечна честота, честота на дишане и оксигенация на кръвния пулс.
На второ място, изследователите отчитат интегрирането на лепенка за графеново здраве върху екрана на мобилния телефон, който моментално измерва и показва жизнени знаци в реално време, когато потребителят постави един пръст на екрана (виж фигура 2). Уникална характеристика на този прототип е, че устройството използва околна светлина за работа, насърчавайки ниската консумация на енергия в тези интегрирани носими и по този начин, позволявайки непрекъснат мониторинг на здравните маркери за дълги периоди от време.
Усъвършенстваната технология за осветяване на светлината на ICFO реализира два вида наноматериали: графен, изключително гъвкав и прозрачен материал, изработен от едноатомен дебел слой въглеродни атоми, заедно със светлопоглъщащ слой, изработен от квантови точки. Демонстрираната технология носи нов форм-фактор и свобода на дизайна в полето за носене, което прави устройствата на базата на графен-квантови точки силна платформа за разработчиците на продукти. Д-р Антониос Ойконому, бизнес разработчик в ICFO, подчерта това, като заяви, че „процъфтяващата индустриална индустрия търси с нетърпение да увеличи верността и функционалността на своите предложения. Нашата технологична платформа, базирана на графен, отговаря на това предизвикателство с уникално предложение: мащабируемо, ниско захранваща система, способна да измерва множество параметри, като същевременно позволява превеждането на нови форми фактори в продукти. ”
Безжична и без батерия UV лепенка, която активно показва излагането на кожата, за да се предпази от вредното въздействие на слънцето. Кредит: ICFO
Д-р Стийн Гоосенс, съ-ръководител на проучването, също коментира, че „направихме пробив, като показахме гъвкава, носеща се сензорна система, базирана на компоненти за сензорно осветление на графен. Ключът беше да изберем най-доброто от твърдия и гъвкав свят. използва уникалните предимства на гъвкавите компоненти за чувствителност на жизнените знаци и комбинира това с високата производителност и миниатюризация на конвенционалните твърди електронни компоненти.
И накрая, изследователите успяха да демонстрират широк обхват на откриване на дължината на вълната с технологията, разширявайки функционалността на прототипите отвъд видимия обхват. Използвайки същата основна технология, те са изработили гъвкав прототип на UV патч (виж фигура 3), способен да прехвърля безжично и захранване, и данни, и да работят без батерия, за да усетят екологичния UV-индекс. Пластирът работи с ниска консумация на енергия и има високоефективна система за откриване на UV лъчи, която може да бъде прикрепена към дрехите или кожата и се използва за наблюдение на приема на радиация от слънцето, като предупреждава потребителя за всяко възможно прекомерно излагане.
“Ние сме развълнувани от перспективите за тази технология, като посочваме мащабируем маршрут за интегриране на графено- квантови точки в напълно гъвкави носими схеми за подобряване на формата, усещането, издръжливостта и производителността”, отбелязва проф. Франк Копенс, лидер на групата Quantum Nano-Optoelectronics в ICFO. „Подобни резултати показват, че тази гъвкава носима платформа е съвместима с мащабируеми процеси на производство, доказвайки, че масовото производство на нискотарифни устройства е в обсег в близко бъдеще“