स्वास्थ्य देखभाल की निगरानी के लिए स्व-संचालित पहनने योग्य सेंसर में एक बड़ी चुनौती एक ही समय में होने पर विभिन्न संकेतों को अलग कर रही है। पेन स्टेट और चाइना के हेबेई यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने एक सेंसर सामग्री की एक नई संपत्ति को उजागर करके इस मुद्दे को संबोधित किया, जिससे टीम को एक नए प्रकार के लचीले सेंसर को विकसित करने में सक्षम बनाया जा सकता है जो तापमान और शारीरिक तनाव दोनों को एक साथ सटीक रूप से माप सकता है लेकिन अलग -अलग सटीक रूप से अधिक सटीक रूप से पिनपॉइंट से अलग हो सकता है विभिन्न संकेत।
“इस अद्वितीय सेंसर सामग्री को हमने विकसित किया है, स्वास्थ्य देखभाल की निगरानी में संभावित रूप से महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं,” हन्यू “चेंग, जेम्स एल। हेंडरसन, जूनियर मेमोरियल एसोसिएट प्रोफेसर ऑफ इंजीनियरिंग साइंस एंड मैकेनिक्स (ईएसएम) ने पेन स्टेट और सह-सहकर्मी ने कहा। में प्रकाशित अध्ययन के संवाददाता लेखक प्रकृति संचार। “एक हीलिंग घाव द्वारा बनाए गए तापमान परिवर्तन और शारीरिक विरूपण या तनाव दोनों को सटीक रूप से मापने से और मापते हैं कि दो संकेतों को अलग करके, यह घाव भरने की ट्रैकिंग में क्रांति ला सकता है। डॉक्टरों को उपचार प्रक्रिया की बहुत स्पष्ट तस्वीर मिल सकती है, जैसे मुद्दों की पहचान करना। जल्दी सूजन। “
शोधकर्ताओं ने लेजर-प्रेरित ग्राफीन, एक दो-आयामी (2 डी) सामग्री का उपयोग करके क्रॉस टॉक के बिना तापमान और तनाव के संकेतों को सटीक रूप से मापने का लक्ष्य रखा। नियमित ग्राफीन सहित सभी 2 डी सामग्रियों की तरह, लेजर-प्रेरित ग्राफीन अद्वितीय गुणों के साथ मोटी कुछ परमाणुओं में से एक है, लेकिन एक मोड़ के साथ। लेजर-प्रेरित ग्राफीन (LIG) तब बनता है जब एक लेजर कुछ कार्बन-समृद्ध सामग्री को गर्म करता है-जैसे प्लास्टिक या लकड़ी-एक तरह से जो उनकी सतह को ग्राफीन संरचना में परिवर्तित करता है। लेजर अनिवार्य रूप से सामग्री पर सीधे ग्राफीन को “लिखता है”, यह इलेक्ट्रॉनिक्स, सेंसर और ऊर्जा उपकरणों के लिए ग्राफीन पैटर्न का उत्पादन करने के लिए एक सरल और स्केलेबल तरीका बनाता है।
विभिन्न अनुप्रयोगों में पहले LIG का उपयोग किया गया है। इससे पहले, चेंग और उनकी टीम ने गैस सेंसर के लिए LIG का उपयोग किया है, पसीने के विश्लेषण के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल डिटेक्टरों, सुपरकैपेसिटर, और बहुत कुछ। हालांकि, शोधकर्ताओं ने कहा कि उनका मानना है कि उन्होंने पहली बार LIG की एक नई संपत्ति की खोज की जो इसे बहुउद्देश्यीय और सटीक सेंसर के लिए आदर्श बनाता है।
“इस विशेष अध्ययन में, हम इस तथ्य पर ठोकर खाई कि इस सामग्री में थर्मोइलेक्ट्रिक गुण भी हैं,” चेंग ने कहा। “हम मानते हैं कि यह पहली बार है जब किसी ने लेजर-प्रेरित ग्राफीन को थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमताओं के पास रिपोर्ट किया है। और यह वास्तव में महत्वपूर्ण है कि हम यहां क्या करने की कोशिश कर रहे हैं, जो कि तापमान परिवर्तन और शारीरिक तनाव या विरूपण दोनों को अलग से मापने के लिए है।”
एक सामग्री में थर्मोइलेक्ट्रिक गुण तापमान अंतर को विद्युत वोल्टेज में बदलने की क्षमता को संदर्भित करते हैं और इसके विपरीत, इस तरह की सामग्रियों को ऊर्जा कटाई और तापमान संवेदन जैसे अनुप्रयोगों के लिए उपयोग करने में सक्षम बनाता है। चेंग के अनुसार, LIG की यह नई पहचान की गई थर्मोइलेक्ट्रिक संपत्ति दो सेंसर मापों को अलग करना आसान बनाती है और स्वास्थ्य देखभाल अनुप्रयोगों जैसे कि एक पट्टी में एम्बेडेड सेंसर के लिए आदर्श है।
“जब आपके पास ऐसी सामग्री होती है जो तापमान और तनाव दोनों के प्रति संवेदनशील होती हैं, तो यह बताना मुश्किल हो सकता है कि कौन सा सिग्नल सामग्री में बदलाव कर रहा है,” चेंग ने कहा। “लेकिन लेजर-प्रेरित ग्राफीन में इस थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करके, हम अनिवार्य रूप से उन दो मापों को कम कर सकते हैं। हम तनाव के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए विद्युत प्रतिरोध को देख सकते हैं, जबकि तापमान निर्धारित करने के लिए थर्मल वोल्टेज को भी माप सकते हैं। डॉक्टर इसका उपयोग घाव की साइट में तापमान में उतार -चढ़ाव और भौतिक परिवर्तनों दोनों को ट्रैक करने के लिए कर सकते हैं और इस बात की बहुत स्पष्ट तस्वीर दे सकते हैं कि उपचार कैसे आगे बढ़ रहा है। “
उन्होंने यह भी कहा कि सेंसर अत्यधिक संवेदनशील है, तापमान में 0.5 डिग्री सेल्सियस के रूप में छोटे परिवर्तन का पता लगाना। सामग्री का डिज़ाइन झरझरा ग्राफीन और थर्मोइलेक्ट्रिक घटकों के एक साथ काम करने के तरीके का लाभ उठाता है, जिससे गर्मी को बिजली में परिवर्तित करने में लगभग चार गुना बेहतर होता है। सेंसर भी 45%तक बढ़ सकता है, साथ ही साथ अलग -अलग आकृतियों और सतहों के अनुरूप, फ़ंक्शन को खोने के बिना भी।
चेंग ने कहा, “इस सामग्री की झरझरा संरचना बहुत सारे छोटे स्थान और चैनल बनाती है जो इसे बहुत संवेदनशील तरीके से अपने परिवेश के साथ बातचीत करने की अनुमति देती हैं।” “यह इसे मानव नरम ऊतकों के साथ हस्तक्षेप करने के लिए अच्छी तरह से अनुकूल बनाता है, अधिक कठोर थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री, जैसे कि सिरेमिक-आधारित वाले के विपरीत।”
चूंकि LIG के थर्मोइलेक्ट्रिक पहलू का मतलब यह भी है कि तापमान अंतर होने पर यह विद्युत शक्ति उत्पन्न कर सकता है, LIG सेंसर स्व-संचालित होते हैं। चेंग के अनुसार, यह नैदानिक सेटिंग्स में निरंतर निगरानी और अन्य अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयोगी हो सकता है, जैसे कि दूरदराज के स्थानों में आग का पता लगाने में मदद करना।
सेंसर को परिष्कृत करने के अलावा, टीम एक वायरलेस सिस्टम विकसित कर रही है जो लोगों को दूरस्थ रूप से सेंसर से डेटा की निगरानी करने की अनुमति देगा। यह स्मार्टफोन या अन्य उपकरणों का उपयोग करके वास्तविक समय में महत्वपूर्ण जानकारी, जैसे तापमान या तनाव जैसी महत्वपूर्ण जानकारी को ट्रैक करना संभव बना देगा।
“उदाहरण के लिए, एक डॉक्टर दूर से रोगी की स्थिति की निगरानी कर सकता है, या आपातकालीन उत्तरदाताओं को खतरनाक तापमान परिवर्तन के बारे में अलर्ट प्राप्त हो सकता है,” चेंग ने कहा। “इन प्रगति का उद्देश्य प्रौद्योगिकी को अधिक सुलभ और प्रभावी बनाना है, जिससे रोजमर्रा की स्थितियों में स्वास्थ्य निगरानी और सुरक्षा में सुधार करने में मदद मिलती है।”
चेंग के साथ, अन्य पेपर लेखकों में पेन स्टेट में इंजीनियरिंग साइंस और मैकेनिक्स में स्नातक छात्र अंकन दत्ता शामिल हैं; और ली यांग, ज़ू चेन, हुई झांग, ज़ीहान वांग, मिंगयांग ज़िन, शुईजी डू और गुइझी जू, सभी हेबेई यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी से।
नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ और यूएस नेशनल साइंस फाउंडेशन ने इस काम का समर्थन किया।
