تهیه و تنظیم: گروه تخصصی پارس اپتیک
به گزارش گروه تخصصی ParsOptics یک سنسور تست سلامت مبتنی بر گرافن که بر روی پوست به صورت موقت تاتو می‌شود، میتواند با همان دقتی که سیستم‌های بزرگ پزشکی تشخیص می‌دهند، اندازه‌گیری کند. از تاتوهای گرافنی برای اولین بار در نشست بین‌المللی ابزارهای الکترونی در شهر سان‌فرانسیسکو رونمایی شد. در واقع، تاتوهای گرافنی باریک‌ترین تجهیزاتی هستند که توسط الکترونیک پزشکی ساخته شده‌اند؛ آنها میتوانند دمای پوست، وضعیت هیدراتاسیون و سیگنال‌های الکتریکی قلب، ماهیچه‌ها و مغز را اندازه‌گیری کنند.
پژوهشگران دانشگاه تگزاس در شهر آستین به تحقیق و توسعه این‌گونه سنسورها پرداخته‌اند و امیدوارند تا بتوانند آنها را برای استفاده در لوازم بهداشتی توسعه دهند. همچنین، آنها امیدوارند تا بتوانند سنسورهای فوق‌باریک را به عنوان جایگزینی برای تجهیزات پزشکی کنونی ارائه کنند.
امروزه اگر پزشکی بخواهد تا ضربان قلب شما را در دوره زمانی بلندمدت به‌منظور تشخیص نارسایی‌های قلبی بسنجد، شما با یک دستگاه بزرگ مانیتورینگ کنترل کننده EKG به مدت ۲۴ ساعت در منزل خود بستری خواهید شد. پژوهشگران تگزاس امیدوارند تا یک سیستم با همان کیفیت اندازه‌گیری و یا حتی بهتر از آن، اما به صورتی کاملا ساده و پنهان بسازند. آقای Akinwande یک مهندس برق با تخصص مواد دو بعدی است که در این پروژه با خانم Lu با تخصص الکترونیک پزشکی همکاری دارد.
سالهاست مشخصات و خواص جذاب الکتریکی و مکانیکی گرافن برای دانشمندان علم مواد حائز اهمیت است. به گفته آقای Akinwande، تنها موردی که هنوز ناشناخته مانده است، ضخامت لایه تک اتمی گرافن است که از لحاظ مکانیکی قابل رویت نیست. این لایه به صورت کاملا صاف روی پوست قرار نمی‌گیرد، بلکه در مقیاس میکرو بر اساس زبری پوست تغییر حالت می‌دهد. با توجه به اینکه این لایه با سطح پوست سازگار است، شما آنرا احساس نخواهید کرد.
بدین منظور، محققان دانشگاه تگزاس کار خود را با رشد دادن تک لایه گرافن روی یک صفحه مسی آغاز کردند. سپس صفحه دو بعدی کربنی را با یک لایه چسبنده پلیمری پوشش داده و مس را حذف کردند. بعد از آن، صفحه پلیمر-گرافن را بر روی برگه‌های تاتو موقت قرار دادند. گرافن به منظور ایجاد الکترودها با اتصالاتی به شکل مارپیچی چسبنده بین آنها حک گردیده و گرافن اضافی حذف می‌شود. در این مرحله سنسور آماده شده‌است تا بر روی پوست قرار گیرد.
هدف پژوهشگران از این ابداع، استفاده از تاتوهای گرافنی برای دستیابی به ۵ شاخص اندازه‌گیری و مقایسه آنها با نتایج سنسورهای مرسوم است. الکترودهای گرافنی میتوانند تغییرات مقاومت الکتریکی را که به علت فعالیت الکتریکی بافت‌های زیرین بدن ایجاد می‌شود، شناسایی کنند. هنگامی‌که این سنسور بر روی قفسه سینه فرد قرار داده می‌شود میتواند توسانات بسیار کم را که حتی با الکترود معمولی دستگاه EKG قابل شناسایی نیست، تشخیص دهد. خروجی سنسور گرافنی میتواند برای نوار مغزی (EEG) و نوار اعصاب (EMG) با کیفیت خروجی خوب استفاده شود. همچنین، این سنسور میتواند دمای پوست و هیدراتاسیون را اندازه‌گیری کند.
انطباق گرافن به سطح پوست امکان اندازه‌گیری با کیفیت بسیار بالا را فراهم می‌آورد. فاصله هوایی بین سطح پوست و الکترودهای بسیار بزرگ دستگاه‌های پزشکی مرسوم، کیفیت سیگنال خروجی آنها را کاهش می‌دهد. سنسورهای جدید به سطح پوست چسبیده و با زبری و کشش آن با فاصله بسیار کم هوایی انطباق می‌یابند. زمانی که پوست چین‌دار می‌شود، با توجه به اینکه سنسور گرافنی دارای ضخامت بسیار کم در مقیاس میکرومتر است و از صدها الکترود از جنس طلا با ضخامت نانومتری استفاده می‌کند، اتصال با پوست را از دست می‌دهد. ضخامت گرافن ساخته‌شده توسط پژوهشگران دانشگاه تگزاس ۰.۳ نانومتر است. این در حالی است که بیشتر برگه‌های تاتو از ۴۶۳ نانومتر پلیمر پوشاننده ساخته شده‌اند.
به گفته آقای Akinwande، گام بعدی در طراحی سنسور گرافنی، اضافه کردن آنتن به ساختار سنسور است؛ بنابراین سیگنال‌ها میتوانند به تلفن یا رایانه انتشار یافته و آنالیز یابند.
منبع: IEEE Photonics Society
