Une équipe de scientifiques de l'Université du Massachusetts à Amherst a développé le capteur de débit le plus fin et le plus sensible, qui pourraient avoir des implications importantes pour la recherche médicale et ses applications, selon une nouvelle étude publiée récemment dans Communication Nature .

La recherche a été dirigée par Jinglei Ping, professeur assistant en génie mécanique et industriel, avec un trio de docteurs en génie mécanique. étudiants :Xiaoyu Zhang, qui a fabriqué le capteur et effectué la mesure, Eric Chia et Xiao Fan. Les résultats ouvrent la voie à de futures recherches sur le tout-électronique, la surveillance des débits in-vivo dans l'étude des phénomènes de vie à ultra-faible débit encore à étudier dans les processus métaboliques, hémorhéologie rétinienne et neurosciences.

Capteurs de débit, également appelés débitmètres, sont des appareils utilisés pour mesurer la vitesse des flux de liquide ou de gaz. La vitesse du flux biofluidique est un paramètre physiologique clé, mais les capteurs de flux existants sont soit encombrants, soit manquent de précision et de stabilité. Le nouveau capteur de débit développé par l'équipe UMass Amherst est basé sur le graphène, une couche unique d'atomes de carbone disposés en réseau en nid d'abeille, pour tirer en charge du flux aqueux continu. Ce phénomène fournit une stratégie de détection de débit efficace qui est auto-alimentée et fournit des métriques de performance clés plus élevées que les autres approches électriques des centaines de fois. Le capteur de débit en graphène peut détecter un débit aussi bas qu'un micromètre par seconde, C'est, moins de quatre millimètres par heure, et détient le potentiel de distinguer des changements minimes dans le flux sanguin dans les vaisseaux capillaires. Les performances du capteur de débit au graphène ont été stables pendant des périodes supérieures à six mois.

Ping dit que l'appareil créé par son équipe est le premier à être auto-alimenté et performant, et il a le potentiel d'être implanté pour la surveillance du débit biofluidique à long terme. L'application la plus simple, il ajouta, peut-être dans les soins de santé. Implanter un micro-moniteur de débit comme celui que son équipe a développé dans un petit vaisseau sanguin est beaucoup plus simple et plus sûr que les débitmètres existants, qui ne sont pas adaptés à la mesure à faible débit et doivent être installés dans un vaisseau sanguin plus gros. Ping a ajouté que les scientifiques et les médecins peuvent le trouver utile pour leurs recherches et leurs applications cliniques, telles que la surveillance de la vitesse du flux sanguin dans les vaisseaux cérébraux profonds pour comprendre le fonctionnement des neurones qui contrôlent le flux sanguin.

Le graphène est le matériau clé dans le développement du capteur, dit Ping. La combinaison unique des propriétés intrinsèques du graphène, telles que la sensibilité ultra-élevée, bruit électrique ultra-faible, électrification minimale de contact avec des solutions aqueuses, stabilité exceptionnelle dans les comportements chimiques et mécaniques et immunité au biofouling, travailler ensemble pour induire la haute performance du capteur de débit.

Les prochaines étapes pour Ping et son équipe comprennent l'intégration du capteur de débit dans un dispositif de surveillance du débit autonome et l'exploration de l'application du dispositif dans les soins de santé.