Ненавязчивые датчики — самые чувствительные из когда-либо разработанных устройств на жидкой основе — также могут быть полезны для всех, кто страдает такими опасными для жизни состояниями, как апноэ во сне. Кроме того, поскольку графен дешев в производстве, новый прорыв должен быть доступным.
Профессор Алан Далтон из Школы математики и физических наук и его команда физиков из Университета Сассекса создали жидкость, состоящую из эмульсии графена, воды и масла, которая проводит электричество. Этот прорыв описан в статье, опубликованной сегодня, во вторник, 9 января 2018 года, в рецензируемом журнале Королевского химического общества Nanoscale. Создан прототип, и команда ведет переговоры с коммерческими спонсорами о финансировании дальнейших исследований, чтобы продукт можно было вывести на рынок.
Команда была вдохновлена на создание этого нового монитора состояния здоровья после того, как Фонд Билла и Мелинды Гейтс призвал к созданию новых доступных носимых медицинских технологий для младенцев в ситуациях, когда ресурсы ограничены.Графен — это двухмерный материал, состоящий из атомов углерода, который является прочным, гибким и проводящим.
Когда канал или трубка, удерживающая жидкость, растягивается, даже на небольшую величину, проводимость жидкости изменяется. Это означает, что можно отслеживать частоту дыхания и пульс людей, носящих устройство.Поскольку новая жидкая технология настолько чувствительна, она улавливает очень слабые сигналы, когда прикреплена к телу. Чтобы отслеживать пульс ребенка в данный момент, необходимо прикрепить неуклюжие датчики к крошечным ножкам или рукам ребенка, которые часто отваливаются.
Затем информация передается на монитор по проводам, которые могут ограничивать движения ребенка.
Технологические разработки профессора Далтона предполагают, что мониторинг будет осуществляться по беспроводной сети и неинвазивно с помощью браслета, похожего на «фитнес-трекер», или даже встроенного в ткань сенсорного жилета, который ребенок будет носить.Профессор Далтон говорит:«Используя разработанные нами проводящие жидкие эмульсии, мы будем производить дешевые носимые датчики на основе графена. Устройства будут удобными, неинвазивными и смогут обеспечивать интуитивную диагностику дыхания и сердечного ритма. может носить, который будет считывать всю важную информацию по беспроводной сети. Мы надеемся, что это станет доступным в течение двух-четырех лет.
«В лаборатории мы создали датчик, который может значительно улучшить раннее обнаружение опасных для жизни симптомов, таких как апноэ во сне или сердечная аритмия, где постоянный мониторинг с помощью обычного оборудования является сложной задачей за пределами больничной среды».«Конечно, конечный потенциал шире, чем это.
Любой, кто заинтересован в отслеживании своего сердца или частоты дыхания — например, бегуны — может быть заинтересован носить эту технологию в своем спортивном снаряжении. Я придумал идею новой графеновой эмульсии в основе этой технологии при приготовлении заправки для салатов — разновидности эмульсии — дома с моей дочерью.
Удивительно, как мы, как ученые, черпаем вдохновение из повседневного мира вокруг нас ».Доктор Мэтью Лардж, ведущий исследователь проекта в Школе математики и физических наук, описывает новую разработку:«То, что мы сделали, похоже на то, как вы можете приготовить заправку для салата: смешивая воду и масло, вы создаете крошечные капельки одной жидкости, плавающие в другой, потому что они не смешиваются. Обычно все капли собираются вместе, и жидкости разделяются с течением времени, как капли в лавовой лампе.
Мы решили эту проблему, поместив туда графен. Графен толщиной в один атом сидит на поверхности капель и не дает им слиться ».
Доктор Лардж продолжает:«Что очень интересно в этом новом типе проводящей жидкости, так это то, насколько она чувствительна к растяжению. Когда частицы графена собираются вокруг жидких капель, электроны могут перескакивать с одной частицы на другую; вот почему вся жидкость является проводящей.
Когда мы растягиваем наши датчики, сжимаем и деформируем капли; это раздвигает частицы графена дальше друг от друга, и электронам становится намного труднее прыгать через систему. Чувствительность этого нового типа датчика деформации на самом деле намного выше, чем у многих существующих технологий, и это самое чувствительное устройство на жидкой основе, о котором когда-либо сообщалось с довольно значительным отрывом ».
Профессор Далтон говорит:«Графен очень доступен по цене, поскольку его можно производить с использованием графита природного происхождения, поэтому его можно развернуть в больших масштабах. Это хорошая новость для служб здравоохранения, потому что производство и покупка новой технологии будет недорогой. Это также означает, что он должен быть доступным для частных лиц ».