I bambini malati in parti remote del mondo potrebbero essere monitorati da lontano grazie alla nuova tecnologia indossabile progettata dai fisici dell'Università del Sussex. E i genitori a casa, preoccupato per il rischio di morte in culla, potrebbero tenere traccia della frequenza cardiaca e respiratoria dei loro nuovi bambini con aggiornamenti automatici sui loro smartphone, utilizzando la tecnologia in stile "fitness tracker" incorporata nei pigiami per bambini.

I sensori discreti, i dispositivi a base di liquidi più sensibili che siano mai stati sviluppati, potrebbero anche essere trasformativi per chiunque soffra di condizioni potenzialmente letali come l'apnea notturna. Inoltre, perché il grafene è economico da produrre, la nuova svolta dovrebbe essere accessibile.

Professor Alan Dalton, della Scuola di Scienze Matematiche e Fisiche, e il suo team di fisici dell'Università del Sussex hanno creato un liquido ottenuto da un'emulsione di grafene, acqua e olio, che conduce elettricità. La svolta è descritta in un articolo pubblicato oggi, martedì 9 gennaio 2018, nella rivista peer-reviewed della Royal Society of Chemistry Nanoscala . È stato creato un prototipo e il team sta parlando con sponsor commerciali per finanziare ulteriori ricerche in modo che il prodotto possa essere immesso sul mercato.

Il team è stato ispirato a creare questo nuovo monitor sanitario dopo che la Bill and Melinda Gates Foundation ha richiesto nuove tecnologie sanitarie indossabili a prezzi accessibili per i bambini in situazioni in cui le risorse sono scarse.

Il grafene è un materiale bidimensionale costituito da atomi di carbonio che è forte, flessibile e conduttivo. Quando un canale o un tubo che contiene il liquido viene allungato, anche di poco, la conduttività del liquido cambia. Ciò significa che è possibile monitorare le frequenze respiratorie e le pulsazioni delle persone che indossano il dispositivo.

Poiché la nuova tecnologia dei liquidi è così sensibile, capta segnali molto piccoli quando è attaccato al corpo. Al fine di monitorare gli impulsi dei bambini in questo momento, i sensori ingombranti devono essere attaccati ai piccoli piedi o alle mani dei bambini, che spesso cadono. Le informazioni vengono quindi trasmesse a un monitor tramite fili che possono limitare il movimento del bambino.

Lo sviluppo tecnologico del professor Dalton vedrebbe il monitoraggio eseguito in modalità wireless e non invasiva con una fascia simile a un "fitness tracker" o addirittura incorporato nel tessuto di un gilet con sensore che il bambino può indossare.

Il professor Dalton afferma:"Utilizzando le emulsioni liquide conduttrici che abbiamo sviluppato, produrremo a buon mercato, sensori indossabili a base di grafene. I dispositivi saranno comodi, non invasivo e può fornire una diagnostica intuitiva della respirazione e della frequenza cardiaca. Alla fine avremo un vestito che il bambino può indossare che leggerà tutte le informazioni vitali in modalità wireless. Speriamo di vederlo reso disponibile entro due o quattro anni.

"In laboratorio abbiamo creato un sensore che ha il potenziale per migliorare drasticamente la diagnosi precoce di sintomi potenzialmente letali come l'apnea notturna o l'aritmia cardiaca, dove il monitoraggio costante con apparecchiature convenzionali è impegnativo al di fuori dell'ambiente ospedaliero."

"Naturalmente il potenziale finale è più ampio di questo. Chiunque sia interessato a monitorare il proprio ritmo cardiaco o respiratorio, ad esempio chi fa jogging, potrebbe essere interessato a indossare questa tecnologia all'interno della propria attrezzatura da palestra. Mi è venuta l'idea per la nuova emulsione di grafene al cuore di questa tecnologia mentre preparavo il condimento per l'insalata - che è un tipo di emulsione - a casa con mia figlia. È incredibile come, come scienziati, prendiamo ispirazione dal mondo quotidiano che ci circonda."

Dottor Matteo Grandi, capo ricercatore del progetto presso la Scuola di Scienze Matematiche e Fisiche, descrive il nuovo sviluppo:"Quello che abbiamo fatto è simile a come potresti preparare un condimento per l'insalata; agitando insieme acqua e olio, fai piccole goccioline di un liquido che galleggiano nell'altro perché i due non si mescolano. Normalmente, le goccioline si raccoglierebbero tutte insieme e i liquidi si separerebbero nel tempo, come le gocce di una lampada di lava. Abbiamo risolto questo problema inserendo il grafene. Il grafene, che è un atomo di spessore, si trova sulla superficie delle goccioline e impedisce loro di fondersi."

Il dottor Large continua:"La cosa piuttosto eccitante di questo nuovo tipo di liquido conduttivo è quanto sia sensibile all'allungamento. Quando le particelle di grafene sono assemblate attorno alle goccioline liquide, gli elettroni possono saltare da una particella all'altra; ecco perché l'intero liquido è conduttivo. Quando allunghiamo i nostri sensori, schiacciamo e deformiamo le goccioline; questo allontana ulteriormente le particelle di grafene e rende molto più difficile per gli elettroni il salto attraverso il sistema. La sensibilità di questo nuovo tipo di sensore di deformazione è in realtà molto superiore a molte tecnologie esistenti, ed è il dispositivo a base di liquidi più sensibile mai segnalato con un margine abbastanza significativo."

Il professor Dalton afferma:"Il grafene è molto conveniente in quanto può essere prodotto utilizzando grafite naturale, quindi questo potrebbe essere implementato su larga scala. Questa è una buona notizia per i servizi sanitari perché la nuova tecnologia non sarà costosa da produrre e acquistare. Significa anche che dovrebbe essere accessibile ai singoli".