Sự ảnh hưởng của vật liệu thông minh thế hệ mới đối với các thiết bị y tế – Công nghệ & Y tế hôm nay
Josephine Charnley, đồng sáng lập và CEO của công ty khởi nghiệp chuyên về Công nghệ Siêu cảm biến Lượng tử, giải thích vai trò mà sản phẩm của công ty có thể đóng trong các thiết bị y tế và tác động chúng có thể gây ra.
Đầu tiên, hãy cho chúng tôi biết về Cảm biến Lượng tử
Cảm biến Lượng tử làm gì?
Cảm biến Siêu vật liệu Lượng tử (QTSS) là những cảm biến vật liệu lượng tử đột phá và độc đáo có khả năng cảm nhận áp lực, cắt và ma sát. Chúng có thể dễ dàng được in lên bề mặt cứng và mềm bao gồm cả vải và các vật liệu tái chế khác, có tiềm năng biến đổi cách chăm sóc sức khỏe được cung cấp và cách cách thức công nghiệp chăm sóc sức khỏe thay đổi.
Cảm biến lượng tử QTSS dựa trên vật liệu cơ bản từ semiconductor manganafé đã được tạo ra và đưa vào công nghệ theo một cách đặc biệt để kiểm soát chính xác các hiệu ứng lượng tử cơ bản trên các hạt nhỏ. Điều này tạo ra khả năng cảm nhận độ nhạy dễ hiểu và phạm vi rộng và cảm biến có khả năng in giá rẻ tiết kiệm năng lượng hơn so với các cảm biến dựa trên graphene và carbon nanotube chẳng hạn.
Độ trễ thấp liên quan đến dẫn truyền lượng tử của chúng cho phép phản ứng tức thì và các đầu ra trở kháng, tụ, và kết hợp có thể được sử dụng cho cảm biến trực quan và trải nghiệm người dùng độc đáo. Điều này mở ra khả năng chuyển đổi đơn giản, cuộn dây tỷ lệ, xác định trọng tâm, đa chạm và cảm biến ma trận trong các sản phẩm y tế và chăm sóc sức khỏe.
Các thiết bị y tế có thể được sử dụng trong các loại nào?
Tính đa chức năng, nhẹ và tự do thiết kế mang lại sự đổi mới sản phẩm mới nhưng bền vững hơn. Lĩnh vực y tế có thể hưởng lợi đáng kể từ cảm biến lượng tử QTSS có khả năng in giá rẻ và sản xuất hàng loạt, bởi chúng có thể được tích hợp vào các sản phẩm như ga trải giường, ghế xe lăn và băng bó để giám sát không chỉ áp lực mà còn cắt và ma sát để hỗ trợ phòng ngừa vết loét. Socks hoặc lót giày có thể được áp dụng cảm biến lượng tử QTSS để phân tích cách đi bộ để hỗ trợ theo dõi các bệnh thần kinh suy giảm hoặc dự đoán ngã trong chăm sóc người cao tuổi.
Trong việc thay thế cơ quan nhân tạo, người ta có thể tưởng tượng rằng việc theo dõi sự vừa vặn bên trong bộ cảm biến lượng tử QTSS và gửi cảnh báo về nguy cơ tổn thương da đang tiếp diễn hoặc được sử dụng trong các ‘bắp tay vi điện tử’ để phát hiện co giật cơ bắp với phần mềm chuyển đổi các xung điện thành cử động cánh tay.
Thế hệ tiếp theo của thiết bị đeo được nhúng với cảm biến lượng tử QTSS có thể cho phép các sản phẩm như lớp lót mũ bảo hiểm giá cả hợp lý để giám sát các tác động gây tổn thương não và quần áo để giám sát gây tổn hại vết thương. Vật liệu lượng tử QTSS đang được sử dụng trong robot để cung cấp khả năng cảm nhận về xúc giác giống con người cho bàn tay robot.
Chất liệu này làm cho chúng thân thiện với môi trường, tiết kiệm năng lượng và chi phí hơn như thế nào?
Công nghệ cảm biến thay thế chứa các nguyên tố và hợp chất không thân thiện với môi trường, hoặc chúng đắt tiền và các quy trình sản xuất của chúng phức tạp tạo ra dấu chân carbon lớn; vật liệu lượng tử QTSS dựa trên magnetite không gặp vấn đề này. Magnetite cũng dễ dàng nhận biết để khôi phục và tái chế trong kinh tế vòng tuần hoàn điện tử. Các vật liệu lượng tử QTSS này tận dụng cơ chế dẫn truyền lượng tử tại các mức siêu nguyên tử tiết kiệm năng lượng hơn.
Còn điều gì bạn muốn thêm?
Cảm biến lượng tử QTSS cảm nhận trên toàn phạm vi dẫn điện, từ chất cách điện đến chất dẫn và cung cấp các hiệu ứng điện độc đáo và đáng kinh ngạc khác có thể được sử dụng trong tương lai, ví dụ như trong tụ điện tiên tiến và lưu trữ năng lượng.
Chúng tôi muốn nghe ý kiến từ các công ty muốn tạo ra các sản phẩm chăm sóc sức khỏe bền vững hơn cho tương lai và khai thác những lợi ích đáng kể mà cảm biến lượng tử QTSS mang lại.
Nguồn: https://techtoday.co/qa-how-a-new-generation-of-smart-materials-can-affect-medical-devices/
Josephine Charnley, co-founder and CEO of specialist start-up Quantum Technology Supersensors, explains the role its products can play in medical devices and the effects they can have.
First, tell us about Quantum Sensors?
The latest Quantum Revolution is allowing the creation of affordable healthcare products that are attractive and easy to use. Quantum sensors depend on quantum phenomena to operate and add value by offering significant increases in sensitivity compared to classical alternatives and the ability to measure properties otherwise inaccessible. Improved performance can also stem from size, sensing capabilities and reduced power consumption.
What do the Quantum Sensors do?
Quantum Technology Supersensors (QTSS) are remarkable and innovative quantum material sensors that sense pressure, shear and friction. They can be easily printed onto hard and soft surfaces including textiles and other recyclable substrates, having the potential to transform the way healthcare is provided and revolutionise the healthcare industry.
QTSS quantum sensors are based on semiconductor magnetite-based materials that have been processed and engineered in a special way to precisely control quantum-mechanical effects on small numbers of particles. This produces unique, ‘high sensitivity’ and ‘vast range’ sensing capabilities and ‘energy efficient’ affordable printable sensors which are also more enviro-friendly and sustainable to manufacture than for example graphene and carbon nanotube-based sensors.
The low latency associated with their quantum conduction enables an instantaneous response and excitingly resistive, capacitive and hybrid outputs can be utilised for intuitive sensing and unique user experiences. This opens up possibilities for simplified switching, proportional scrolling, centre-of-mass identification, multi-touch and matrix sensing in medical and healthcare products.
What kind of medical devices could they be used in?
Multi-functionality, low-weighting and design freedom means novel yet more sustainable product innovation. Healthcare could benefit significantly from affordable, mass producible QTSS quantum sensors as they could be incorporated into products such as bed sheets, wheelchair seats and bandages to monitor not only pressures but shear and friction as well to aid the prevention of sores. Socks or insoles could have QTSS quantum sensors applied for gait analysis to assist in monitoring neurodegenerative diseases or elderly care fall prediction.
In prosthetics one can imagine easy-to-use QTSS quantum sensor liners monitoring socket fit and sending alerts warning of impending skin damage or alternatively be used in ‘bionic arms’ to detect muscle twitches with software converting the impulses to arm movements.
The next generation of wearables embedded with QTSS quantum sensors could enable products such as affordable helmet liners to monitor brain injuring impacts and clothing to monitor the infliction of wounds. QTSS quantum materials are currently being utilised in robotics to provide human-like touch sensing capability to robotic hands.
What makes them more environmentally friendly, energy and cost efficient?
Alternative sensing technologies contain elements and compounds that are not as environmentally friendly, or they are expensive and their production processes are complex creating large carbon footprints; QTSS quantum materials based on magnetite do not suffer these problems. Magnetite is also easy to identify for recovery and recycling in an electronics circular economy. These QTSS quantum materials harness more ‘energy-efficient’ sub-atomic quantum conduction mechanisms.
Anything else you’d like to add?
QTSS quantum sensors sense across the whole range of electrical conductivity, from insulator to conductor and provide other unique and remarkable electrical effects which could also be utilised in the future, for example in advanced capacitors and energy storage.
We are interested in hearing from companies looking to create more sustainable medical and healthcare products for the future and exploit the significant benefits that QTSS Quantum Sensors have to offer.
