Новые технологические устройства отдают приоритет неинвазивному отслеживанию показателей жизнедеятельности не только для мониторинга физической формы, но и для предотвращения общих проблем со здоровьем, таких как сердечная недостаточность, гипертония и связанные со стрессом осложнения. Носимые устройства, основанные на оптических механизмах обнаружения, доказывают неоценимый подход для составления отчетов о внутренней работе нашего тела и в последние годы получили широкое распространение на потребительском рынке. Современные носимые технологии, основанные на негибких компонентах, не обеспечивают желаемой точности и могут контролировать только ограниченное количество показателей жизненно важных функций. Чтобы решить эту проблему, в списке пожеланий конечных пользователей находятся совместимые неинвазивные оптические датчики, которые могут измерять более широкий набор показателей жизненно важных функций.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Science Advances , исследователи ICFO продемонстрировали новый класс гибких и прозрачных носимых устройств, которые совместимы с кожей и могут обеспечивать непрерывные и точные измерения нескольких жизненно важных функций человека. Эти устройства могут измерять частоту сердечных сокращений, частоту дыхания и пульсацию крови, а также воздействие ультрафиолетового излучения солнца. Пока устройство измеряет различные параметры, показания визуализируются и сохраняются в интерфейсе мобильного телефона, подключенного к носимому устройству через Bluetooth. Кроме того, устройство может работать без батареи, поскольку оно заряжается через телефон без проводов.
«Для нас было очень важно продемонстрировать широкий спектр потенциальных применений нашей передовой технологии определения света посредством создания различных прототипов, в том числе гибкого и прозрачного браслета, исправления состояния здоровья, встроенного в мобильный телефон, и исправления ультрафиолетового мониторинга солнца экспозиция. Они показали свою универсальность и эффективность благодаря этим уникальным особенностям », — сообщает доктор Эмре Озан Полат, первый автор этой публикации.
Браслет был изготовлен таким образом, что он адаптируется к поверхности кожи и обеспечивает непрерывное измерение во время активности. Браслет включает в себя гибкий датчик света, который может оптически регистрировать изменение объема кровеносных сосудов, вызванное сердечным циклом, а затем извлекать различные жизненно важные признаки, такие как частота сердечных сокращений, частота дыхания и оксигенация пульса крови.
Во-вторых, исследователи сообщают об интеграции графического исправления здоровья на экране мобильного телефона, который мгновенно измеряет и отображает показатели жизненно важных функций в режиме реального времени, когда пользователь кладет один палец на экран (см. Рисунок 2). Уникальной особенностью этого прототипа является то, что устройство использует для работы рассеянный свет, способствуя низкому энергопотреблению этих интегрированных носимых устройств и, таким образом, позволяя осуществлять непрерывный мониторинг показателей работоспособности в течение длительных периодов времени.
Усовершенствованная технология светочувствительности ICFO включает два типа наноматериалов: графен, очень гибкий и прозрачный материал, состоящий из слоя атомов углерода толщиной в один атом, вместе со светопоглощающим слоем из квантовых точек. Демонстрируемая технология привносит новый форм-фактор и свободу проектирования в область носимых устройств, делая устройства на основе графеновых квантовых точек мощной платформой для разработчиков продуктов. Д-р Антониос Оиконому, бизнес-разработчик в ICFO, подчеркнул это, заявив, что «стремительно развивающаяся отрасль носимых устройств стремится повысить надежность и функциональность своих предложений. Наша технологическая платформа на основе графена отвечает на этот вызов уникальным предложением: масштабируемым система питания, способная измерять множество параметров, позволяя преобразовывать новые форм-факторы в продукты ».
Д-р Стейн Гооссенс, один из руководителей исследования, также отмечает, что «мы сделали прорыв, продемонстрировав гибкую, носимую сенсорную систему, основанную на графеновых светочувствительных компонентах. Ключ был в том, чтобы выбрать лучшее из жесткого и гибкого миров. Мы использовали уникальные преимущества гибких компонентов для измерения показателей жизнедеятельности и в сочетании с высокой производительностью и миниатюризацией обычных жестких электронных компонентов ».
Наконец, исследователи смогли продемонстрировать широкий диапазон обнаружения длин волн с помощью технологии, расширяющей функциональные возможности прототипов за пределы видимого диапазона. Используя ту же базовую технологию, они изготовили гибкий прототип ультрафиолетового пластыря (см. Рис. 3), способный беспрепятственно передавать как энергию, так и данные, и работать без батареи для определения УФ-индекса окружающей среды. Пластырь работает с низким энергопотреблением и имеет высокоэффективную систему обнаружения ультрафиолетовых лучей, которую можно прикрепить к одежде или коже и использовать для контроля за приемом солнечного излучения, предупреждая пользователя о любом возможном чрезмерном воздействии.
«Мы воодушевлены перспективами этой технологии, указывая на масштабируемый путь интеграции графен- квантовых точек в полностью гибкие носимые схемы для улучшения формы, ощущения, долговечности и производительности», — отмечает профессор Франк Коппенс, руководитель группа квантовой нанооптоэлектроники в ICFO. «Такие результаты показывают, что эта гибкая носимая платформа совместима с масштабируемыми процессами производства, что доказывает, что массовое производство недорогих устройств в ближайшем будущем будет доступно».
