گرافن، یک ورق اتم اتم کربن پیوند در یک الگوی Hexagonal، به سرعت از یک کنجکاوی آزمایشگاهی به یکی از امیدوار کننده ترین مواد برای دستگاه های بهداشتی پوشیدنی نسل بعدی، بر خلاف مواد عمده، گرافن ارائه می دهد ترکیبی نادر از هدایت الکتریکی شدید، انعطاف پذیری مکانیکی، شفافیت نوری، و بی طرفی این خواص آن را به طور منحصر به فرد برای ساخت سنسور های پوشیدنی است که می تواند سیگنال های حساس به فرد باشد، در حالی که به فرد برای استفاده از آن استفاده می کنند، به عنوان سیگنال های پایدار و به عنوان نیاز مداوم به عنوان نیاز به عنوان سیگنال های نظارتی دقیق است.

ویژگی های منحصر به فرد گرافن

هدایت الکتریکی استثنایی و حساسیت

هدایت الکتریکی گرافن در میان بالاترین مواد شناخته شده است. الکترونها از طریق شبکه 2D خود با پراکندگی بسیار کمی حرکت می کنند، اجازه می دهد حتی ضعیف ترین سیگنال های الکتریکی زیستی - مانند پتانسیل های سطح میلی ولت از عضله قلب یا فعالیت عصبی - به تشخیص با نسبت سیگنال بالا به نور، این حساسیت برای دستگاه های پوشیدنی بسیار مهم است که محققان بالقوه بدون استفاده از مواد فلزی (اثرات ثابت شده) می توانند داده های دقیق را شناسایی کنند.

انعطاف پذیری و تقویت مکانیک

علی رغم ضخامت یک اتم، گرافن حدود 200 برابر قوی تر از فولاد است.این ترکیب انعطاف پذیری و قدرت سنسور ها را قادر می سازد تا با خطوط پوست بدون ترک یا تخریب مطابقت داشته باشند، حتی در طول حرکت، مواد می توانند به زیر آب های پلیمری انعطاف پذیر منتقل شوند، بافته شده به منسوجات، یا به عنوان جوهر برای ایجاد مدارهای کششی که مقاومت می کنند و انعطاف پذیری مکرر را به طور مستقیم انتقال می دهد، و یا از بین بردن سیگنال های سفت و یا پاک کردن آن باعث از بین رفتن سفت و سخت و سخت و تمیز کردن نور می شود.

قابلیت سازگاری با ایمنی پوست و

گرافن پاسخ های التهابی یا سمی قابل توجهی را در هنگام تماس با پوست سالم ایجاد نمی کند.بیکار شیمیایی آن و کمبود مواد افزودنی قابل تشخیص آن را برای پوشیدن بلند مدت مناسب نمی کند، علاوه بر این، هدایت حرارتی بالا گرافن به تخلیه گرما تولید شده توسط الکترونیک کمک می کند، کاهش خطر سوختگی های پوستی. چندین مطالعه تایید کرده اند که پچ های مبتنی بر گرافن راحت و غیر تحریک کننده در طول هفته های مراقبت مداوم برای استفاده از بیماری های حیاتی هستند.

برنامه های نظارت بر سلامت قابل تحمل

نظارت بر قلب

سنسورهای الکتروکاردیوگرام مبتنی بر گرافن (ECG) می توانند فعالیت الکتریکی قلب را با دقت بالا تشخیص دهند، بر خلاف الکترودهای استاندارد ژل که خشک و باعث ناراحتی، الکترودهای گرافن ارتباط پایدار بدون ژل یا چسب را حفظ می کنند، برخی از طرح ها گرافن را ادغام می کنند و elastomer های قابل کشش را برای شکل خشک، پچ های خود-adheive که سیگنال های بی سیم را برای انتقال دادن به این تغییرات فیبرینگی و همچنین می توانند یک تغییر دادن به اندازه گیری ضربان قلب، حتی ظریف و همچنین می دهد.

Metabolic و Glucose Sensing

نظارت بر گلوکز غیر تهاجمی یک هدف اصلی در مدیریت دیابت است. سنسور های زیستی مبتنی بر گرافن با گلوکز اکسیداز یا آنزیم های دیگر می توانند گلوکز را در عرق، بزاق یا مایع بین رشته ای تشخیص دهند. منطقه سطح بزرگ گلوکز مواد بسیاری از سایت های واکنش را فراهم می کند، در حالی که هدایت بالا آن اجازه می دهد تا انتقال سریع الکترون، منجر به خواندن واقعی زمان واقعی و دقت باز کردن مچ پا، و ردیابی دقیق آن به طور مداوم انگشت.

نظارت بر تنفس و ریه

حساسیت گرافن برای تشخیص تغییرات در رطوبت و جریان هوا گسترش می یابد. سنسورهای رطوبت ساخته شده از گرافن اکسید می توانند سرعت تنفس و عمق را با نظارت بر رطوبت در نفس نفس سابق ردیابی کنند، علاوه بر این، سنسورهای فشار مبتنی بر گرافن که به قفسه سینه اعمال می شوند می توانند تغییرات حجم ریه را در طول تنفس ضبط کنند.این فن آوری ها برای تشخیص خواب، مدیریت آسم و سنسور توانبخشی تنفسی توسعه یافته اند.

پوست و دمایی

هیدراتاسیون پوست و دما شاخص های مهمی از سلامت کلی هستند و می توانند نشانه های اولیه عفونت یا آب کم آبی را منعکس کنند. هدایت حرارتی گرافن و خواص الکتریکی، سنسورهای دوگانه عملکرد را قادر می سازد که هر دو پارامتر را از همان ماده اندازه گیری می کنند، به عنوان مثال، خالکوبی مبتنی بر گرافن می تواند نظارت بر کمبود اپیدرم (آب) و تغییرات مقاومتی با دما، همه در حالی که حفظ شفافیت نوری است که چنین سنسورهایی برای تشخیص بالینی و هشدار های تشخیص داده شده است.

مزایای بیش از مواد متعارف

در مقایسه با الکترودهای فلزی (سیل / کلرید، طلا) یا سنسورهای مبتنی بر سیلیکون، گرافن چندین مزیت متمایز را ارائه می دهد.اول، حساسیت آن اجازه می دهد تا تشخیص سیگنال هایی که از موانع اندازه ضعیف تر هستند، کاهش نیاز به تقویت و فیلتر کردن سریع تر، انعطاف پذیری مکانیکی گرافن اجازه می دهد تماس پوست صمیمی بدون ناسازگاری های ناسازگار با اتصالات سخت افزاری، در نهایت کاهش مقدار زیادی از طریق دستگاه های رسوب شیمیایی، اغلب می تواند تعداد کمی از طریق کاهش سرعت، کاهش دهد.

چالش ها و تحقیقات مداوم

تولید Consistency و Great-Is Production

در حالی که دستگاه های گرافن آزمایشگاهی عملکرد عالی را نشان می دهند، ترجمه این نتایج به یکنواخت، تولید بزرگ سزارین همچنان به چالش کشیدن است.فت، مرزهای دانه و تنوع لایه می تواند خواص الکتریکی و قابلیت تکرار سنسور را کاهش دهد. محققان به طور فعال در حال توسعه رسوب رول به صفحه، رسوب بخار شیمیایی پلاسما، و چاپ جوهر برای دستیابی به فیلم های گرافن سازگار در فن آوری های تولید انعطاف پذیر هستند.

عدم توانایی و ثبات بلند مدت

گرافن مستعد تخریب محیط زیست است -اکسیداسیون در زیر نور UV، جذب آلاینده ها و سایش فیزیکی. لایه های عایق موثر (به عنوان مثال، اکسیدهای نازک، پلیمرها) برای محافظت از سنسور در حالی که حفظ انعطاف پذیری اخیر در ون در داخل وانیل ها اوتر و پلیمر های خود شفا نشان می دهد وعده در دستگاه های طول عمر بدون عملکرد به خطر انداختن.

تفسیر داده ها و ادغام

سنسورهای گرافن قابل تحمل جریان های مداوم از داده های فیزیولوژیکی با وضوح بالا را تولید می کنند، و تبدیل می کنند که داده های خام به بینش های بهداشتی عملی نیاز به الگوریتم های قوی برای کاهش سر و صدا، حذف مصنوعات و مدل های یادگیری ماشین در حال آموزش در مورد داده های بزرگ برای تشخیص ناهنجاری هایی مانند آریتمی یا حوادث هیپوگلیسمی است، علاوه بر این، ادغام سنسورهای گرافن با ماژول های ارتباطی بی سیم و کم انرژی باید یک چالش مهندسی را حل کند که واقعاً مستقل است.

آینده ی ماندگان گرافن-Enabled

به عنوان فرآیندهای تولیدی بالغ، گرافن انتظار می رود که نسل جدیدی از دستگاه های پوشیدنی چند منظوره را که نه تنها بر سلامت نظارت می کنند، بلکه بازخورد یا درمان را ارائه دهد، به عنوان مثال، ترکیب سنسورهای گرافن با میکروستوگرافی مواد مخدر می تواند بدون جلوگیری از دید چشم یا داروهای ضد التهابی در زمان واقعی، سیستم های نوری گرافن را فعال کند که می تواند دستگاه های شفاف را برای جلوگیری از فشار داخل چشم یا جلوگیری از دید داخل چشم استفاده کند.

تحلیلگران بازار پیش بینی می کنند که بازار جهانی پوشیدنی مبتنی بر گرافن در یک ترکیب سالانه بیش از 30٪ در طول دهه آینده رشد خواهد کرد، که با تقاضا در پزشکی ورزشی، نظارت بر بیمار از راه دور و سلامت مصرف کنندگان اولیه شامل شرکت هایی مانند گرافن DX و تصور مواد هوشمند است که دارای سنسورهای گرافن تجاری برای هیدراتاسیون و نظارت بر همکاری های پیشرفته بین گروه های تحقیقاتی پیشرفته هستند.

به طور خلاصه، ترکیب منحصر به فرد گرافن از خواص الکتریکی، مکانیکی و بیولوژیکی آن را به عنوان یک ماده بنیادی برای مانیتورهای بهداشتی پوشیدنی نسل بعدی قرار می دهد، توانایی آن برای جذب سیگنال های فیزیولوژیکی با رضایت بالا در یک عامل راحت و بادوام به بسیاری از محدودیت های دستگاه های موجود می پردازد.