Исследователи из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук в Южной Корее разработали новый водонепроницаемый, износостойкий биосенсор, который обладает уникальными свойствами прилипания к коже. Этот биосенсор прилипает к коже во влажных и сухих условиях и может контролировать множество биомедицинских сигналов, включая пульс в радиальной артерии руки и даже базовую электрокардиографию.
Информация о разработке была недавно опубликована в журнале ACS Applied Materials and Interface.
Для оптимальной работы многим носимым датчикам необходимо иметь хороший контакт с кожей. Это значит быть гибким, не терять контакта с кожей, когда она влажная или сухая, и хорошо работать даже при большом количестве растущих на коже волос. Существующие пластиковые или тканные основы для носимой электроники часто не полностью контактирует с кожей пользователя, особенно если она покрыта волосами. Клеящая поверхность при этом может терять свою функциональность, когда кожа мокрая, поэтому многие разработчики пытаются найти лучшие методы фиксации датчиков на коже.
Для устранения этих ограничений корейские исследователи разработали недорогой сенсор на основе графена, который использует для прилипания к коже миниатюрные присоски, форма и характеристики которых были подсмотрена у осьминогов.
Технология сенсора основана на принципе пьезосопротивления, при котором электрическое сопротивление сенсора изменяется в соответствии с изменением его физического растяжения. Покрытая графеном ткань является основным пьезорезистивным материалом, который использовался в данном исследовании. Для того чтобы создать необходимые микроструктуры материала, исследователи должны были иметь мягкую, пластичную поверхность самого прибора. Для этого они сначала добавили слой L-аскорбиновой кислоты для повышения проводимости, затем нанесли покрытие на устройство для создания тонкого слоя силикона с внедренными в него элементами графена. После этого на графеновом силиконовом слое устройства были сформированы микроприсоски как у осьминога диаметром 10-20 микрон, которые помогают устройству прилипать к коже в самых разных условиях.
Испытания показали, что устройство не теряло своих характеристик после 6000 циклов загрузки/разгрузки и обладало высокой чувствительностью к низкой деформации, при которой регистрировались импульсные сигналы. Исследователи продемонстрировали, что биосенсор может измерять сигналы ЭКГ как во влажной, так и в сухой среде, а также что он может измерять пульс на радиальной артерии.