Ученые создали «дорожную карту» для разработки носимых медицинских датчиков на основе наноматериалов
Физик доктор Конор Боланд из Университета Сассекса опубликовал в престижном журнале ACS Nano статью-«дорожную карту» для исследователей, разрабатывающих гибкие наноматериалы для носимых медицинских датчиков.
Проблема и решение
Анализ данных из 200 публикаций впервые выявил ключевую дилемму: чем больше материал может растягиваться, тем ниже его чувствительность. Новая методика интерпретации данных, предложенная в статье, позволяет ученым оптимизировать оба этих параметра. Это необходимо, чтобы датчики могли измерять как слабые сигналы (например, пульс), так и большие деформации (например, при сгибании сустава).
Потенциал технологии
Нанокомпозитные материалы (смесь наноматериала и эластичного полимера) могут быть использованы для создания беспроводных датчиков, отслеживающих в реальном времени:
- Артериальное давление
- Пульс
- Частоту дыхания
- Движение суставов
Такие устройства могут крепиться на кожу или встраиваться в гаджеты, подобные фитнес-трекерам.
Перспективы применения
Разработка открывает путь к новой эре в здравоохранении с помощью дистанционного мониторинга для различных групп:
- Пациенты в больницах: раннее предупреждение об ухудшении состояния.
- Пожилые люди в домах престарелых: риск падений или внезапных заболеваний.
- Люди с риском анафилактического шока: отслеживание внезапного падения давления.
- Спортсмены: более точные диагностические датчики, например, при риске сотрясения мозга.
- Родители: мониторинг новорожденных (риск синдрома внезапной детской смерти) или маленьких детей.
Научная основа
Исследование устанавливает взаимосвязь и задает ориентиры для трех ключевых характеристик материала:
- Чувствительность (коэффициент тензочувствительности, gauge factor)
- Максимальная растяжимость при измерении (working factor)
- Жесткость (модуль Юнга, Young's modulus)
Помимо графена, в таких сенсорах могут использоваться сотни других наноматериалов, включая дихалькогениды переходных металлов, углеродные нанотрубки, металлические нанопроволоки и MXены.