Les nouveaux dispositifs technologiques privilégient le suivi non invasif des signes vitaux, non seulement pour la surveillance de la condition physique, mais aussi pour la prévention des problèmes de santé courants tels que l'insuffisance cardiaque, hypertension et complications liées au stress, entre autres. Les appareils portables basés sur des mécanismes de détection optique s'avèrent une approche inestimable pour rendre compte du fonctionnement interne de notre corps et ont connu une grande pénétration sur le marché de la consommation ces dernières années. Technologies portables actuelles, basé sur des composants non flexibles, ne fournissent pas la précision souhaitée et ne peuvent surveiller qu'un nombre limité de signes vitaux. Pour s'attaquer à ce problème, les capteurs optiques non invasifs conformables capables de mesurer un ensemble plus large de signes vitaux figurent en tête de liste des souhaits des utilisateurs finaux.

Dans une étude récente publiée dans Avancées scientifiques , Les chercheurs de l'ICFO ont démontré une nouvelle classe de dispositifs portables flexibles et transparents qui sont conformes à la peau et peuvent fournir des mesures continues et précises de plusieurs signes vitaux humains. Ces appareils peuvent mesurer la fréquence cardiaque, fréquence respiratoire et oxygénation du pouls sanguin, ainsi que l'exposition aux rayons UV du soleil. Pendant que l'appareil mesure les différents paramètres, la lecture est visualisée et stockée sur une interface de téléphone portable connectée au portable via Bluetooth. En outre, l'appareil peut fonctionner sans batterie puisqu'il est chargé sans fil via le téléphone.

"Il était très important pour nous de démontrer le large éventail d'applications potentielles de notre technologie avancée de détection de la lumière à travers la création de divers prototypes, dont le bracelet souple et transparent, le patch santé intégré à un téléphone portable et le patch de surveillance UV pour l'exposition au soleil. Ils se sont avérés polyvalents et efficaces grâce à ces caractéristiques uniques, " rapporte le Dr Emre Ozan Polat, premier auteur de cette publication.

Le bracelet a été fabriqué de manière à s'adapter à la surface de la peau et à fournir une mesure continue pendant l'activité (voir Figure 1). Le bracelet intègre un capteur de lumière flexible qui peut enregistrer optiquement le changement de volume des vaisseaux sanguins, en raison du cycle cardiaque, puis extraire différents signes vitaux tels que la fréquence cardiaque, fréquence respiratoire et oxygénation du pouls sanguin.

Deuxièmement, les chercheurs rapportent l'intégration d'un patch de santé au graphène sur un écran de téléphone portable, qui mesure et affiche instantanément les signes vitaux en temps réel lorsqu'un utilisateur place un doigt sur l'écran (voir Figure 2). Une caractéristique unique de ce prototype est que l'appareil utilise la lumière ambiante pour fonctionner, promouvoir une faible consommation d'énergie dans ces wearables intégrés et ainsi, permettant une surveillance continue des marqueurs de santé sur de longues périodes de temps.

La technologie avancée de détection de la lumière d'ICFO a mis en œuvre deux types de nanomatériaux :le graphène, un matériau hautement flexible et transparent constitué d'une couche épaisse d'un atome d'atomes de carbone, avec une couche absorbant la lumière faite de points quantiques. La technologie démontrée apporte un nouveau facteur de forme et une liberté de conception au domaine des wearables, faire des dispositifs à base de points quantiques de graphène une plate-forme solide pour les développeurs de produits. Dr Antonios Oikonomou, Business Developer chez ICFO a souligné cela en déclarant que "L'industrie en plein essor des wearables cherche avec impatience à augmenter la fidélité et la fonctionnalité de ses offres. Notre plate-forme technologique basée sur le graphène répond à ce défi avec une proposition unique :une solution évolutive, système basse consommation capable de mesurer plusieurs paramètres tout en permettant la traduction de nouveaux facteurs de forme en produits."

Dr Stijn Goossens, co-directeur de l'étude, commente également que « nous avons fait une percée en faisant preuve d'une flexibilité, système de détection portable basé sur des composants de détection de lumière au graphène. La clé était de choisir le meilleur des mondes rigides et flexibles. Nous avons utilisé les avantages uniques des composants flexibles pour la détection des signes vitaux et les avons combinés avec les hautes performances et la miniaturisation des composants électroniques rigides conventionnels."

Finalement, les chercheurs ont pu démontrer une large plage de détection de longueur d'onde avec la technologie, étendre la fonctionnalité des prototypes au-delà de la plage visible. En utilisant la même technologie de base, ils ont fabriqué un prototype de patch UV flexible (voir Figure 3) capable de transférer sans fil à la fois de l'énergie et des données, et fonctionnant sans batterie pour détecter l'indice UV environnemental. Le patch fonctionne avec une faible consommation d'énergie et dispose d'un système de détection UV très efficace qui peut être attaché aux vêtements ou à la peau, et utilisé pour surveiller l'apport de rayonnement du soleil, alerter le porteur d'une éventuelle surexposition.

« Nous sommes enthousiasmés par les perspectives de cette technologie, indiquant une voie évolutive pour l'intégration de graphène-points quantiques dans des circuits portables entièrement flexibles pour améliorer la forme, ressentir, durabilité, et performances, " remarque le Pr Frank Koppens, leader du groupe Quantum Nano-Optoelectronics à ICFO. "De tels résultats montrent que cette plate-forme portable flexible est compatible avec des processus de fabrication évolutifs, prouver que la production en série d'appareils à bas prix est à portée de main dans un proche avenir. »