Новый датчик для "умных подгузников" и других медицинских мониторов

Исследователи из Университета штата Пенсильвания разработали новый датчик влажности, который может быть изготовлен вручную с помощью карандаша на бумаге, обработанной хлоридом натрия (NaCl). Это открывает путь к созданию носимых, автономных мониторов здоровья для "умных подгузников", а также для прогнозирования серьёзных проблем со здоровьем, таких как остановка сердца и пневмония.

Как работает датчик

  • Датчик создаётся путём рисования карандашом на бумаге, предварительно обработанной раствором NaCl.
  • При изменении влажности бумага поглощает молекулы воды, раствор ионизируется, и электроны начинают течь к графиту в карандаше, что активирует датчик.
  • Устройство обладает высокой чувствительностью в широком диапазоне относительной влажности — от 5.6% до 90%.
  • Для беспроводной работы (например, в "умных подгузниках") рисунок подключается к небольшой литиевой батарее, которая питает передачу данных на смартфон по Bluetooth.

Ключевые области применения

  1. Мониторинг дыхания:

    • Электрод можно нарисовать прямо на обработанной маске.
    • Датчик различает дыхание ртом и носом, а также классифицирует три состояния: глубокое, обычное и учащённое.
    • Частота дыхания — ранний индикатор патологических состояний (сердечные приступы, пневмония) и эмоционального стресса.

  2. Детектирование влажности кожи:

    • Датчик способен улавливать изменения влажности кожи даже после нанесения лосьона или физических упражнений.
    • Разные заболевания приводят к разной скорости потери влаги кожей, что датчик может зафиксировать.

  3. "Умные подгузники":

    • Четыре датчика, интегрированные между абсорбирующими слоями подгузника, могут обнаруживать влажность и сигнализировать о необходимости смены.
    • Данные полезны как для краткосрочных оповещений, так и для долгосрочного анализа здоровья ребёнка.

  4. Бесконтактный переключатель:

    • Датчик может реагировать на изменение влажности воздуха от приближения пальца, без физического контакта.
    • Эта функция может помочь ограничить контакт с общими поверхностями и снизить риск заражения.

Исследование, описывающее датчик, опубликовано в журнале Nano Letters.