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纳米材料开发蓝图为新生儿 老年人和忙碌的医生带来希望

萨塞克斯大学使用纳米材料开发的可穿戴技术取得突破,新生婴儿,老年人,患病的医院患者和体育爱好者都将从中受益。

萨塞克斯大学的物理学家Conor Boland博士发表了“蓝图”,以帮助科学家了解如何优化健康传感器中使用的纳米材料的有效性。纳米材料有望为可穿戴技术提供关键,该技术可实时,无线地跟踪血压,脉搏,呼吸和关节运动。但是迄今为止,如何使这些柔性材料既敏感又延伸的问题一直困扰着研究人员。Boland博士的论文“绊倒研究荒野,用标准方法在导电纳米复合材料上发光以用于将来的卫生保健监测” 已于12月13日星期四发表在著名的ACS Nano杂志上。

在分析了200篇有关该主题的出版物的数据之后,康纳·博兰德博士的论文首次发现了一种难题,即材料可以拉伸得越远,其敏感性就越低。

然而,通过为研究人员介绍一种解释数据的新方法,Boland博士为研究人员提供了一种了解如何优化灵敏度和灵活性的方法。这些基于健康监测的纳米材料不仅需要足够敏感,以测量具有微弱低应变刺激的脉冲,而且还需要在测量弯曲接头的大应变时保持这种敏感性。该蓝图的出版为该领域的所有研究人员释放了巨大的潜力。博兰德博士希望这将引领医疗保健的新黄金时代,基于纳米材料的可穿戴实时健康监测设备将迎来新的时代。

萨塞克斯大学学校物理数学或物理科学讲师Conor Boland博士说:

“我们研究的目标是使用具有成本效益的纳米材料来制造柔软,可穿戴的健康传感器,这些材料能够进行实时健康监测。这些材料的潜力对于医生手术室和医院将是无价的。

“但是直到现在,研究人员还无法将自己的成功与他人的成功进行比较。我们一直在以一种类似无火炬的黑暗树林中徘徊的方式取得进步。我们的蓝图现在向研究人员展示了释放的方式许多应用程序的潜力。

Conor Boland博士演示了一种可实时测量肌肉弯曲度的石墨烯橡胶带复合材料。图片来源:萨塞克斯大学

“我希望这些产品能够使医疗人员远程了解患者健康状况的变化,从而开创下一个医疗保健的黄金时代。我们正在努力开发的设备可以为广泛人群提供预警系统:医院的病房繁忙;有可能跌倒或突然生病的养老院老人;有血压突然下降为特征的过敏性休克的老人。

“通过发现脉搏,血压,关节运动和呼吸频率的变化,这些产品可以在外部症状显现之前潜在地识别疾病。这样,就可以更快地帮助患者。

“也有私人商业用途的范围。专业和业余运动爱好者应该及时看到更有效的健康监测器投放市场。他们可能为急需冲击的橄榄球运动员或拳击手提供更准确的诊断传感器,这是急需的。而且健康使用纳米材料的传感器也可以帮助担心的父母,无论是通过警告他们有婴儿床死亡风险的新生儿还是温度和呼吸频率飞涨的学步儿童。

“我们发布的这份蓝图为所有这些铺平了道路。”

该研究论文特别研究了被称为纳米复合材料的材料,纳米材料与弹性聚合物的混合物,被用作穿戴在人体上的非侵入性传感器。它们要么坐在皮肤上,要么内置在类似于当前商用健身设备的无线设备中。为了测量弯曲接头,应将材料附着在手或膝盖的指关节上。并且要测量脉搏或血压,它会落在脖子或腕部动脉上方的皮肤上。

本文着眼于三件事之间的关系:灵敏度(规格因子),材料在进行测量时可以拉伸多远(工作因子)和材料的刚度(杨氏模量),并为每种材料提供了基准,以描述材料的性能。最佳的传感材料。

尽管石墨烯是最知名的纳米材料,但还有数百种其他材料,包括过渡金属二硫属化物,碳纳米管,金属纳米线和MXenes。

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