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Hybrid quantum dot and graphene wearable sensor for systemic hemodynamics and hydration monitoring

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Detectores de puntos cuánticos de grafeno para la próxima generación de dispositivos vestibles de control de la salud

Los sistemas de control de la salud voluminosos podrían ser en breve cosa del pasado gracias a los nuevos dispositivos desarrollados en el marco del proyecto GRAPHEALTH. De hecho, estos dispositivos podrían contribuir a dar forma a los mercados de elementos vestibles inteligentes y de electrónica flexible del futuro.

Tecnologías industriales
Salud

La supervisión de la salud, especialmente durante el ejercicio, fue una de las primeras aplicaciones que permitieron a los dispositivos vestibles inteligentes pasar de ser un concepto tecnológico atractivo a un verdadero producto comercializable. No obstante, cuando el control se amplía e incluye la detección de todo tipo de marcadores de salud, los dispositivos suelen volverse más voluminosos. Por ello, hasta ahora, los ingenieros habían tenido que buscar el mejor compromiso entre funcionalidad y comodidad: solo podían integrarse un número limitado de componentes, lo cual provocaba que el sistema en su conjunto fuese mucho menos atractivo de lo que podía ser. Una solución, según el doctor Frank Koppens del Instituto español de Ciencias Fotónicas (ICFO), es aprovechar las propiedades inherentes de los detectores de puntos cuánticos de grafeno (GQD por sus siglas en inglés); fotodetectores con características derivadas de los puntos cuánticos semiconductores y de grafeno. Los detectores de GQD permitirían el desarrollo de un sistema vestible compacto y flexible para un seguimiento continuo de la salud del consumidor y de la salud muscular de los atletas durante el ejercicio o tras una lesión. «Nuestro fotodetector es muy sensible a la luz en un rango de longitudes de onda muy amplio, desde 300 a 2 200 nm. Y, lo que es más importante, es flexible», subraya el doctor Koppens. «Esto es posible porque el detector se puede colocar básicamente sobre cualquier sustrato flexible. Tan solo tiene unos cientos de nanómetros de grosor, por lo que es ideal para su integración en sensores vestibles». El uso del grafeno es clave, dado que se obtiene un conductor ultrafino con propiedades extremadamente conductoras, en particular movilidad electrónica. Además, el grafeno se puede transferir fácilmente a sustratos flexibles y puede cubrir zonas relativamente grandes. «Funciona del modo siguiente», explica el doctor Koppens. «La luz, sea de un dispositivo LED o del entorno, entra en la piel y, después, interactúa con los tejidos y los vasos sanguíneos. La piel absorbe una parte, mientras que otra rebota en ella y es captada por el detector. Además, si las venas se expanden y contraen a causa de los latidos, la señal de fotodetección también se modula. En otras palabras, el latido se puede ver directamente a través de la señal de fotodetección». Esto, por supuesto, es tan solo un ejemplo. La tecnología desarrollada en el marco del proyecto GRAPHEALTH (Hybrid quantum dot and graphene wearable sensor for systemic hamodynamics and hydration- monitoring) ha demostrado que puede emplearse para otros usos similares como el control del nivel de oxígeno. Pronto también se podrán detectar otros marcadores importantes para la salud. El fotodetector de GRAPHEALTH es compatible con los procesos actuales de fabricación de dispositivos electrónicos flexibles, lo que supone que el sector no tendrá que realizar grandes inversiones. «Hemos desarrollado varios prototipos de dispositivos vestibles, incluido uno para la muñeca y un parche que parece una pegatina fina, y hemos demostrado que se pueden producir con grafeno de gran superficie escalable», señala con entusiasmo el doctor Koppens. Ahora que el proyecto ha finalizado, el doctor Koppens y su equipo quieren aumentar la versatilidad del sistema GRAPHEALTH integrando más marcadores de salud. Asimismo, se proponen desarrollar un parche de salud completamente integrado que no solo incluiría el parche en sí, sino también elementos electrónicos, transferencia inalámbrica de potencia y transferencia inalámbrica de datos. «Resulta difícil predecir el potencial de comercialización, dado que los mercados de la electrónica flexible y de los dispositivos vestibles todavía son muy recientes. Podemos crear una gama muy amplia de productos vestibles, además de estudiar la integración en elementos vestibles ya existentes, por ejemplo la combinación con un reloj inteligente. Ahora el desafío consiste en escoger sabiamente en qué aplicación centrarnos exactamente», concluye el doctor Koppens.

Palabras clave

GRAPHEALTH, control de la salud, grafeno, dispositivos vestibles inteligentes

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