Novos dispositivos tecnológicos estão priorizando o rastreamento não invasivo de sinais vitais, não apenas para monitoramento de condicionamento físico, mas também para a prevenção de problemas de saúde comuns, como insuficiência cardíaca, hipertensão e complicações relacionadas ao estresse, entre outros. Os wearables baseados em mecanismos de detecção ótica estão provando ser uma abordagem inestimável para relatar o funcionamento interno do nosso corpo e tiveram uma grande penetração no mercado de consumo nos últimos anos. Tecnologias vestíveis atuais, com base em componentes não flexíveis, não fornecem a precisão desejada e podem monitorar apenas um número limitado de sinais vitais. Para resolver este problema, sensores óticos não invasivos conformáveis ​​que podem medir um conjunto mais amplo de sinais vitais estão no topo da lista de desejos dos usuários finais.

Em um estudo recente publicado em Avanços da Ciência , Os pesquisadores do ICFO demonstraram uma nova classe de dispositivos portáteis flexíveis e transparentes que se adaptam à pele e podem fornecer medições contínuas e precisas de vários sinais vitais humanos. Esses dispositivos podem medir a frequência cardíaca, taxa de respiração e oxigenação do pulso sanguíneo, bem como a exposição à radiação ultravioleta do sol. Enquanto o dispositivo mede os diferentes parâmetros, a leitura é visualizada e armazenada em uma interface de telefone móvel conectada ao wearable via Bluetooth. Além disso, o dispositivo pode operar sem bateria, uma vez que é carregado sem fio pelo telefone.

"Foi muito importante para nós demonstrar a ampla gama de aplicações potenciais para nossa tecnologia avançada de detecção de luz por meio da criação de vários protótipos, incluindo a pulseira flexível e transparente, o patch de saúde integrado em um telefone celular e o patch de monitoramento de UV para exposição ao sol. Eles têm se mostrado versáteis e eficientes devido a esses recursos exclusivos, "relata o Dr. Emre Ozan Polat, primeiro autor desta publicação.

A pulseira foi fabricada de forma a se adaptar à superfície da pele e fornecer medição contínua durante a atividade (ver Figura 1). A pulseira incorpora um sensor de luz flexível que pode registrar opticamente a mudança no volume dos vasos sanguíneos, devido ao ciclo cardíaco, e, em seguida, extraia diferentes sinais vitais, como frequência cardíaca, frequência respiratória e oxigenação do pulso sanguíneo.

Em segundo lugar, os pesquisadores relatam a integração de um adesivo de grafeno na tela de um telefone móvel, que mede e exibe instantaneamente os sinais vitais em tempo real quando um usuário coloca um dedo na tela (veja a Figura 2). Uma característica única deste protótipo é que o dispositivo usa luz ambiente para operar, promovendo baixo consumo de energia nestes wearables integrados e, portanto, permitindo um monitoramento contínuo dos marcadores de integridade por longos períodos de tempo.

A tecnologia avançada de detecção de luz do ICFO implementou dois tipos de nanomateriais:grafeno, um material altamente flexível e transparente feito de uma camada de átomos de carbono com a espessura de um átomo, junto com uma camada de absorção de luz feita de pontos quânticos. A tecnologia demonstrada traz um novo fator de forma e liberdade de design para o campo dos vestíveis, tornando os dispositivos baseados em pontos quânticos de grafeno uma plataforma forte para desenvolvedores de produtos. Dr. Antonios Oikonomou, O desenvolvedor de negócios do ICFO enfatizou isso, afirmando que "A crescente indústria de vestíveis está ansiosamente procurando aumentar a fidelidade e a funcionalidade de suas ofertas. Nossa plataforma de tecnologia baseada em grafeno responde a esse desafio com uma proposta única:escalável, sistema de baixa energia capaz de medir vários parâmetros, permitindo a tradução de novos fatores de forma em produtos. "

Dr. Stijn Goossens, co-supervisor do estudo, também comenta que "fizemos um grande avanço ao mostrar uma sistema de detecção vestível com base em componentes de detecção de luz de grafeno. A chave era escolher o melhor dos mundos rígidos e flexíveis. Usamos os benefícios exclusivos de componentes flexíveis para detecção de sinais vitais e combinamos isso com o alto desempenho e miniaturização de componentes eletrônicos rígidos convencionais. "

Finalmente, os pesquisadores foram capazes de demonstrar uma ampla faixa de detecção de comprimento de onda com a tecnologia, estendendo a funcionalidade dos protótipos além da faixa visível. Usando a mesma tecnologia central, eles fabricaram um protótipo de patch UV flexível (veja a Figura 3) capaz de transferir energia e dados sem fio, e operar sem bateria para detectar o índice de UV ambiental. O patch opera com baixo consumo de energia e possui um sistema de detecção de UV altamente eficiente que pode ser fixado em roupas ou pele, e usado para monitorar a ingestão de radiação do sol, alertando o usuário sobre qualquer possível superexposição.

"Estamos entusiasmados com as perspectivas desta tecnologia, apontando para uma rota escalável para a integração de pontos quânticos de grafeno em circuitos vestíveis totalmente flexíveis para melhorar a forma, sentir, durabilidade, e desempenho, "comenta o Prof. Frank Koppens, líder do grupo Quantum Nano-Optoeletrônica no ICFO. "Tais resultados mostram que esta plataforma flexível vestível é compatível com processos de fabricação escalonáveis, provar que a produção em massa de dispositivos de baixo custo está ao nosso alcance em um futuro próximo. "