Los nuevos dispositivos tecnológicos están priorizando el seguimiento no invasivo de los signos vitales, no solo para el control del estado físico, sino también para la prevención de problemas de salud comunes como la insuficiencia cardíaca, hipertensión y complicaciones relacionadas con el estrés, entre otros. Los wearables basados ​​en mecanismos de detección óptica están demostrando ser un enfoque invaluable para informar sobre el funcionamiento interno de nuestro cuerpo y han experimentado una gran penetración en el mercado de consumo en los últimos años. Tecnologías portátiles actuales, basado en componentes no flexibles, no brindan la precisión deseada y solo pueden monitorear un número limitado de signos vitales. Para abordar este problema, Los sensores ópticos no invasivos adaptables que pueden medir un conjunto más amplio de signos vitales se encuentran en la parte superior de la lista de deseos de los usuarios finales.

En un estudio reciente publicado en Avances de la ciencia , Los investigadores del ICFO han demostrado una nueva clase de dispositivos portátiles flexibles y transparentes que se adaptan a la piel y pueden proporcionar mediciones continuas y precisas de múltiples signos vitales humanos. Estos dispositivos pueden medir la frecuencia cardíaca, frecuencia respiratoria y oxigenación del pulso sanguíneo, así como la exposición a la radiación ultravioleta del sol. Mientras el dispositivo mide los diferentes parámetros, la lectura se visualiza y almacena en una interfaz de teléfono móvil conectada al dispositivo portátil a través de Bluetooth. Además, el dispositivo puede funcionar sin batería ya que se carga de forma inalámbrica a través del teléfono.

"Fue muy importante para nosotros demostrar la amplia gama de aplicaciones potenciales para nuestra tecnología avanzada de detección de luz a través de la creación de varios prototipos, incluida la pulsera flexible y transparente, el parche de salud integrado en un teléfono móvil y el parche de control de rayos UV para la exposición al sol. Han demostrado ser versátiles y eficientes debido a estas características únicas, "informa el Dr. Emre Ozan Polat, primer autor de esta publicación.

La pulsera se fabricó de tal manera que se adapta a la superficie de la piel y proporciona una medición continua durante la actividad (ver Figura 1). La pulsera incorpora un sensor de luz flexible que puede registrar ópticamente el cambio de volumen de los vasos sanguíneos, debido al ciclo cardíaco, y luego extraer diferentes signos vitales como la frecuencia cardíaca, frecuencia respiratoria y oxigenación del pulso sanguíneo.

En segundo lugar, los investigadores informan sobre la integración de un parche de salud de grafeno en la pantalla de un teléfono móvil, que mide y muestra instantáneamente los signos vitales en tiempo real cuando un usuario coloca un dedo en la pantalla (ver Figura 2). Una característica única de este prototipo es que el dispositivo utiliza luz ambiental para funcionar, promover el bajo consumo de energía en estos wearables integrados y, por lo tanto, permitiendo un seguimiento continuo de los marcadores de salud durante largos períodos de tiempo.

La tecnología avanzada de detección de luz del ICFO ha implementado dos tipos de nanomateriales:grafeno, un material altamente flexible y transparente hecho de una capa de átomos de carbono de un átomo de espesor, junto con una capa absorbente de luz hecha de puntos cuánticos. La tecnología demostrada aporta un nuevo factor de forma y libertad de diseño al campo de los wearables, haciendo de los dispositivos basados ​​en puntos cuánticos de grafeno una plataforma sólida para los desarrolladores de productos. Dr. Antonios Oikonomou, El desarrollador de negocios en ICFO enfatizó esto al afirmar que "La industria de los wearables en auge está ansiosamente buscando aumentar la fidelidad y la funcionalidad de sus ofertas. Nuestra plataforma de tecnología basada en grafeno responde a este desafío con una propuesta única:un sistema de bajo consumo capaz de medir múltiples parámetros al tiempo que permite la traducción de nuevos factores de forma en productos ".

Dr. Stijn Goossens, co-supervisor del estudio, también comenta que "hemos logrado un gran avance al mostrar una Sistema de detección portátil basado en componentes de detección de luz de grafeno. La clave fue elegir lo mejor de los mundos rígidos y flexibles. Utilizamos los beneficios únicos de los componentes flexibles para la detección de signos vitales y los combinamos con el alto rendimiento y la miniaturización de los componentes electrónicos rígidos convencionales ".

Finalmente, los investigadores han podido demostrar un amplio rango de detección de longitud de onda con la tecnología, ampliando la funcionalidad de los prototipos más allá del rango visible. Al utilizar la misma tecnología central, han fabricado un prototipo de parche UV flexible (ver Figura 3) capaz de transferir de forma inalámbrica energía y datos, y funciona sin batería para detectar el índice UV ambiental. El parche funciona con un bajo consumo de energía y tiene un sistema de detección de rayos ultravioleta altamente eficiente que se puede adherir a la ropa o la piel. y se utiliza para controlar la ingesta de radiación del sol, alertando al usuario de cualquier posible sobreexposición.

"Estamos entusiasmados con las perspectivas de esta tecnología, apuntando a una ruta escalable para la integración de puntos cuánticos de grafeno en circuitos portátiles totalmente flexibles para mejorar la forma, sentir, durabilidad, y rendimiento, "comenta el profesor Frank Koppens, líder del grupo Quantum Nano-Optoelectronics en ICFO. "Estos resultados muestran que esta plataforma portátil flexible es compatible con procesos de fabricación escalables, demostrando que la producción en masa de dispositivos de bajo costo está al alcance en un futuro próximo ".