Исследователи из ICFO ( Institut de Ciencies Fotoniques) и ICREA ( Instituci [19459–1945] [1945 ç ai Estudis Avan çats) в Барселоне разработали носимые фитнес-трекеры, основанные на оптическом обнаружении, которые имеют возможность неинвазивного отслеживания жизненно важных данных о состоянии здоровья.

Препятствие, с которым сталкиваются носимые устройства для отслеживания здоровья, заключается в том, что ранее использовавшиеся технологии были изготовлены из жестких материалов, и из-за этого их характеристики были ограничены.

Чтобы расширить возможности этих трекеров, которые используются в здравоохранении, фитнесе, спорте и велнесе, команда ученых в Барселоне разработала новое поколение трекеров, которые являются одновременно и гибкими, и прозрачными, и работают с использованием графеновых датчиков. используя полупроводниковые квантовые точки. Инновация привела к тому, что трекер стал более чувствительным, потребляющим мало энергии и может быть легко интегрирован с другими устройствами.

Токовые устройства ограничены

Кожа представляет собой уникальное окно для многочисленных жизненно важных признаков здоровья. В течение некоторого времени использовались электронные устройства, которые оценивают различные признаки хорошего самочувствия путем измерения на коже. Те, которые используют оптические механизмы обнаружения, рассматриваются как наименее инвазивные, и в результате этого рынок получил широкое распространение.

Современные устройства оптического обнаружения используют фотоплетизмографию для измерения показателей жизненно важных функций, таких как частота сердечных сокращений и насыщение артериальной крови кислородом, и теоретически они также могут использоваться для измерения кровяного давления, сердечного выброса и других жизненно важных функций. Фотоплетизмография работает путем передачи определенной длины волны света на кожу, чтобы определить, как изменяется объем крови в сосудах.

Носимые изделия, которые уже доступны на рынке, изготовлены из жестких кремниевых фотодиодов. Из-за недостаточной гибкости эти датчики не находятся на одном уровне с поверхностью кожи, что означает, что точность сбора данных и положения, в которых датчик можно носить, ограничены.

Проблема, которую необходимо преодолеть при улучшении устройств такого типа, заключалась в разработке полностью гибких и прозрачных датчиков, поскольку эти свойства позволили бы улучшить интерфейс между кожей и датчиком, чтобы дать более точные показания, в то же время оставаясь видимыми и незаметными. обращаясь к потребительскому рынку.

Инновационное использование графена

Со времени своего недавнего открытия в стабильной форме графен был в центре многих научных исследований и разработок, что способствовало прогрессу во всех областях науки и техники, от авиации до суперкомпьютеров. Именно уникальные свойства графена сделали его таким популярным, например, он прозрачный и гибкий, но при этом невероятно прочный и долговечный, он является отличным проводником электричества и относительно дешевым. Эти свойства делают его идеальным кандидатом в качестве материала для носимых датчиков.

Команда в Барселоне использовала графен, сенсибилизированный полупроводниковыми квантовыми точками в своих фотодетекторах, в результате чего появились датчики, которые имеют высокую чувствительность и высокую чувствительность в результате встроенного усиления фотопроводимости. Это усиление фотопроводимости является ключом к продвижению носимого дизайна вперед, так как позволяет переносить считанные данные с датчика и беспрепятственно передавать их на другие устройства.

В исследовании, опубликованном в этом месяце в Science Advances ученые представили многочисленные прототипы, которые включали датчики на основе графена на гибких и прозрачных подложках, предлагая множество гибких носимых устройств, которые способны контролировать показатели жизнедеятельности. такие как частота сердечных сокращений, насыщение артериальной крови кислородом и частота дыхания с высокой точностью.

Эти датчики также потребляли небольшое количество энергии из-за их работы с окружающим освещением, и, кроме того, созданные ими прототипы позволяли осуществлять беспроводную связь и передачу энергии между фотодетекторами и смартфоном, что означает, что их можно носить может функционировать без батареи.

Инновация в носимых устройствах, появившаяся в результате исследований, проведенных командой Барселоны, предлагает способ улучшить носимые технологии, чтобы они не только были более точными, но и привлекали потребителей благодаря своей осторожности и легкости. Мы можем ожидать разработки этих прототипов в ближайшем будущем.