Omavoimainen älyanturi poistaa haavanhoidon kivun

Terveydenhuollon seurantaan tarkoitettujen omavoimaisten puettavien antureiden suuri haaste on eri signaalien erottaminen, kun ne esiintyvät samanaikaisesti.

Penn Staten ja Kiinan Hebein teknillisen yliopiston tutkijat ovat käsitelleet tätä ongelmaa paljastamalla anturimateriaalin uuden ominaisuuden, jonka avulla ryhmä voi kehittää uudentyyppisen joustavan anturin, joka voi mitata tarkasti sekä lämpötilan että fyysisen rasituksen samanaikaisesti mutta erikseen erilaisten signaalien paikantamiseksi.

"Tällä ainutlaatuisella kehittämällämme anturimateriaalilla on potentiaalisesti tärkeitä sovelluksia terveydenhuollon seurannassa", sanoi professori Huanyu "Larry" Cheng.

"Mittaamalla tarkasti sekä lämpötilan muutokset että parantuvan haavan aiheuttama fyysinen muodonmuutos tai jännityksen sekä mittaamalla, että erottamalla nämä kaksi signaalia se voi mullistaa haavan paranemisen seurannan. Lääkärit voisivat saada paljon selkeämmän kuvan paranemisprosessista ja tunnistaa tulehduksen kaltaiset ongelmat varhaisessa vaiheessa."

Tutkijat pyrkivät mittaamaan lämpötila- ja jännityssignaaleja tarkasti ilman ylikuulumista käyttämällä laserindusoitua grafeenia. Kuten kaikki 2D-materiaalit laserindusoitu grafeeni on yhdestä muutamaan atomiin paksu, ja sillä on ainutlaatuiset ominaisuudet, mutta siinä on kierre.

Laser-indusoitu grafeeni (LIG) muodostuu, kun laser lämmittää tiettyjä hiilipitoisia materiaaleja, kuten muovia tai puuta, tavalla, joka muuttaa niiden pinnan grafeenirakenteeksi. Laser pohjimmiltaan "kirjoittaa" grafeenin suoraan materiaaliin, mikä tekee siitä yksinkertaisen ja skaalautuvan tavan tuottaa grafeenikuvioita elektroniikkaa, antureita ja energialaitteita varten.

"Tässä nimenomaisessa tutkimuksessa törmäsimme siihen tosiasiaan, että tällä materiaalilla on myös lämpösähköisiä ominaisuuksia", Cheng sanoi. "Uskomme, että tämä on ensimmäinen kerta, kun kukaan on raportoinut laserilla indusoidusta grafeenista, jolla on lämpösähköisiä ominaisuuksia.

Materiaalin lämpösähköiset ominaisuudet viittaavat kykyyn muuntaa lämpötilaerot sähköjännitteeksi ja päinvastoin, mikä mahdollistaa tällaisten materiaalien käytön sellaisissa sovelluksissa kuin energian kerääminen ja lämpötilan mittaus

Tutkijoiden mukaan anturi voi havaita jopa 0,5 celsiusasteen lämpötilan muutokset. Materiaalin suunnittelussa hyödynnetään tapaa, jolla huokoinen grafeeni ja lämpösähköiset komponentit toimivat yhdessä, mikä tekee siitä lähes neljä kertaa paremmin muuntamassa lämpöä sähköksi. Anturi voi myös venyttää jopa 45 % ja mukautua erilaisiin muotoihin ja pintoihin menettämättä toimintaansa.

Koska LIG:n lämpösähköinen puoli tarkoittaa myös sitä, että se voi tuottaa sähköä lämpötilaeron aikana, siten LIG-anturit toimivat omin voimin. Chengin mukaan tämä voisi olla erityisen hyödyllinen jatkuvassa seurannassa kliinisissä olosuhteissa ja muissa sovelluksissa, kuten auttamaan tulipalojen havaitsemisessa etäisissä paikoissa.

Aiheesta aiemmin:

Kaksiulotteista silkkiä grafeenilla

Älykäs kvanttianturi

Lasertekniikalla grafeenia hyötykäyttöön