Команда создала носимый датчик на золотых нанопроводах для измерения двух биосигналов

Исследовательская группа под руководством профессора Се Кван Хана и доктора Тэ Ён Кима из Департамента материаловедения и инженерии Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) разработала интегрированное носимое сенсорное устройство на основе золотых нанопроводов, которое эффективно измеряет и обрабатывает два биосигнала одновременно. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.

Основной проблемой при создании носимых устройств для измерения нескольких сигналов была необходимость использования разных материалов для каждого сигнала, что приводило к повреждению интерфейсов, сложному производству и снижению стабильности устройства.

Команда решила эту задачу, используя нанопровода из золота (Au) разной формы:

• Объёмные золотые нанопровода были созданы путём покрытия серебряных (Ag) нанопроводов золотом, что подавило гальванический эффект. Они продемонстрировали высокую чувствительность к изменениям температуры.
• Полые золотые нанопровода были получены селективным травлением серебра из покрытых золотом нанопроводов. Они показали высокую чувствительность к малым изменениям механической деформации.

Оба типа нанопроводов были нанесены на подложку из полимера стирол-этилен-бутилен-стирол (SEBS) и интегрированы без разделения. Это позволило создать единый сенсор, способный измерять и температуру, и деформацию.

Кроме того, исследователи разработали логическую схему для анализа сигналов, используя отрицательный тензочувствительный коэффициент, достигнутый за счёт создания микрометровых гофр в узоре. В результате была создана интеллектуальная система носимого устройства, которая захватывает и анализирует сигналы одновременно, используя единственный материал — Au.

Датчики продемонстрировали высокую производительность в обнаружении:

• Слабых мышечных тремора
• Паттернов сердцебиения
• Речи через тремор голосовых связок
• Изменений температуры тела

Устройства сохраняли высокую стабильность без повреждения интерфейсов материалов, обладали гибкостью и отличной растяжимостью, позволяющей плотно прилегать к изогнутой коже.

Профессор Се Кван Хан отметил: «Это исследование подчёркивает потенциал для создания футуристической биоэлектронной платформы, способной анализировать широкий спектр биосигналов», и добавил, что работа открывает новые перспективы в различных отраслях, включая здравоохранение и интегрированные электронные системы.