Algemeen

Nieuwe slimme stoffen

Nieuwe slimme stoffen

'Slimme' stoffen met geïntegreerde biosensoren die de ademhalingsfrequentie en lichaamstemperatuur in realtime volgen

Volgens een artikel dat deze maand op ScienceDaily.com is gepubliceerd, hebben elektrotechnische onderzoekers van de Universiteit van Arkansas met behulp van een organische halfgeleider twee vergelijkbare, hoewel enigszins verschillende biosensoren vervaardigd en getest. Geïntegreerd in 'slimme' stoffen - kleding met draadloze technologie - zullen de sensoren in staat zijn om de ademhalingsfrequentie en lichaamstemperatuur van een patiënt in realtime te volgen, waardoor zorgprofessionals ter plaatse diagnoses kunnen stellen en patiënten meer vrijheid kunnen geven. patiënten.

"We proberen diagnostische tests uit het laboratorium te brengen, precies waar de patiënt is", zegt Taeksoo Ji, een assistent-professor elektrotechniek. “Hoewel er in de afgelopen tien jaar enkele successen zijn geboekt in verband met dit initiatief, zijn traditionele materialen niet voldoende om goedkope, krachtige sensoren te maken. De voordelen van organische halfgeleiders zullen fabrikanten in staat stellen lichtgewicht, flexibele apparaten te produceren die gemakkelijk kunnen worden geïntegreerd in biomedische toepassingen zoals slimme vesten en stoffen. "

Onderzoekers Ji en Soyoun Jung, een afgestudeerde student elektrotechniek onder leiding van Vijay Varadan, Distinguished Professor in elektrotechniek, werkten met pentaceen (een koolwaterstofmolecuul) en koolstofnanobuisjes om de twee soorten sensoren te ontwikkelen: een van temperatuur en nog een inspanning. De toevoeging van de koolstofnanobuisjes aan het pentaceen verhoogt de gevoeligheid van de sensoren. Als organische halfgeleider is pentaceen efficiënt en gemakkelijk te controleren. De twee sensoren zijn rechtstreeks op flexibele polymere substraten vervaardigd.

De inspanningssensor, die de ademhalingsfrequentie bewaakt, bestaat uit een Wheatstone-brug, een instrument dat onbekende elektrische weerstanden meet, en het dunne vel pentaceen dat als detectielaag fungeert. Het systeem werkt wanneer een fysiologische inspanning, zoals ademhaling, een mechanische vervorming van de sensor veroorzaakt, wat de weerstand van de elektrische stroom beïnvloedt. De onderzoekers merkten op dat hoe kleiner de sensor, hoe gevoeliger hij was voor stroomvariaties.

Wat de temperatuursensor betreft, gebruikten de onderzoekers een zogenaamde dunne-filmtransistor, een speciaal type transistor die dunne-film-halfgeleiders op substraten afzet. Met de dunne-filmtransistor konden de onderzoekers elektrische stroom observeren in lineaire reactie op temperatuurveranderingen. En nog belangrijker: het was in de gebieden met lagere spanningen waar de stroom een ​​grotere gevoeligheid vertoonde voor veranderingen in temperatuur.

Het succes van dit onderzoek is veelbelovend voor patiënten bij wie de vitale functies continu moeten worden gecontroleerd. Volgens Varadan kunnen de sensoren en draadloze netwerken worden geïntegreerd in kledingstukken, zoals onderbroeken. Met deze technologie kan het slimme weefsel vitale functies monitoren en de gegevens in realtime verzamelen en naar een centraal informatiestation sturen. Op basis van deze informatie is het mogelijk om onmiddellijk elke fysiologische afwijking op te sporen, waardoor artsen de behandeling kunnen starten of ziekten kunnen voorkomen voordat de problemen een acute toestand bereiken.

Bron: Science Daily


Video: 24 LIFE HACKS VOOR KINDEREN EN HUN OUDERS (Augustus 2021).