研究人员为可穿戴医疗设备开发新的石墨传感器技术

该团队开发了一种配制基于G腻子的油墨的方法，该方法可以作为薄膜印刷到弹性基材上，包括创可贴，并易于附着在皮肤上。

AMBER，SFI先进材料和生物工程研究中心以及Trinity物理学院的研究人员使用其创新的G-Putty材料开发了下一代基于石墨烯的传感技术。

该团队的印刷传感器的灵敏度是行业标准的50倍，并且在被视为行业游戏规则改变者的重要指标上优于其他可比的纳米传感器：灵活性。

在不降低性能的情况下大限度地提高灵敏度和灵活性，使团队的技术成为可穿戴电子和医疗诊断设备新兴领域的理想候选者。

该团队由纳米科学家之一三一物理学院的Jonathan Coleman教授领导，证明他们可以生产低成本的印刷石墨烯纳米复合应变传感器。

创建和测试不同粘度（流度）的油墨，该团队发现他们可以根据印刷技术和应用定制G-Putty油墨。

他们在《小》杂志上发表了他们的研究结果。

在医疗环境中，应变传感器是一种非常有价值的诊断工具，用于测量机械应变的变化，如脉搏率，或中风患者吞咽能力的变化。应变传感器的工作原理是检测这种机械变化并将其转换为成比例的电信号，从而充当机电转换器。

虽然目前市场上有应变传感器，但它们大多由金属箔制成，在耐磨性、多功能性和灵敏度方面存在局限性。

科尔曼教授说：“我和我的团队以前已经用橡皮筋和愚蠢腻子中的聚合物创造了石墨烯的纳米复合材料。我们现在已经将G-腻子，我们的高度可塑性的石墨烯混合愚蠢腻子，变成了具有良好机械和电气性能的油墨混合物。我们的油墨具有以下优点：可以使用工业印刷方法将其变成工作设备，从丝网印刷到气溶胶和机械沉积。

“我们低成本系统的另一个好处是，我们可以在制造过程中控制各种不同的参数，这使我们能够针对需要检测非常微小的应变的特定应用调整材料的灵敏度。

全球医疗设备市场的当前市场趋势表明，这项研究非常适合个性化，可调整，可穿戴传感器的转变，这些传感器可以很容易地融入衣服或穿在皮肤上。

2020 年，可穿戴医疗设备市场价值为 16 亿美元，预计将大幅增长，尤其是在远程患者监测设备方面，以及对健身和生活方式监测的日益关注。

该团队雄心勃勃地将科学工作转化为产品。三一物理学院的Daniel O'Driscoll博士补充说：

“这些传感器的开发代表了可穿戴诊断设备领域向前迈出的一大步，这些设备可以以定制图案打印并舒服地安装在患者的皮肤上，以监测一系列不同的生物过程。

“我们目前正在探索监测实时呼吸和脉搏、关节运动和步态以及怀孕早期分娩的应用。由于我们的传感器结合了高灵敏度、稳定性和大感应范围，并且能够在柔性、可穿戴的基板上印刷定制图案，因此我们可以根据应用定制传感器。用于生产这些设备的方法成本低且易于扩展 - 这是生产大规模使用的诊断设备的基本标准。

查看全文

作者最近更新