Медицинская Техника / Медицинская техника №1, 2015 / с. 36-39

Биомедицинские датчики деформации и влажности на основе углеродных нанотрубок

Л.П. Ичкитидзе, М.С. Савельев, Е.А. Бубнова, С.С. Корнилов

Аннотация

Описаны физический принцип работы и конструктивные особенности некоторых датчиков деформации и влажности на углеродных нанотрубках или наноматериалах на их основе. В частности, тензодатчик с многослойными углеродными нанотрубками имеет чувствительность 43 при максимальной деформации ~620 %, а в датчике влажности сопротивление уменьшается в 400 раз во влажной атмосфере относительно сухой.
Предложены возможности применения рассмотренных датчиков в медицинских приложениях.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Леван Павлович Ичкитидзе, канд. физ.-мат. наук, ст. научный сотрудник,
Михаил Сергеевич Савельев, аспирант,
Евгения Андреевна Бубнова, магистр,
Сергей Сергеевич Корнилов, магистр, кафедра биомедицинских систем, Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Зеленоград, г. Москва,
e-mail: leo852@inbox.ru

Список литературы

1. Zanello L.P., Zhao B., Hu H. Bone сell proliferation on carbon nanotubes // Nano Lett. 2006. Vol. 6 (III). PP. 562-567.
2. Ичктидзе Л.П., Подгаецкий В.М., Селищев С.В. Механические свойства объемного нанокомпозита, полученного при лазерном облучении продукта // Изв. вузов. Физика. 2010. № 3/2. С. 125-129.
3. Агеева С.А., Елисенко В.И., Герасименко А.Ю., Ичкитидзе Л.П., Подгаецкий В.М. Испытания на биологическую совместимость объемных нанокомпозитов, созданных лазерным методом // Медицинская техника. 2010. № 6 (264). С. 35-39.
4. Герасименко А.Ю., Дедкова А.А., Ичкитидзе Л.П., Подгаецкий В.М. Исследование способов получения и свойств объемных нанокомпозиционных материалов на основе водной дисперсии альбумина // Оптика и спектроскопия. 2013. Т. 115 (2). С. 326-332.
5. Герасименко А.Ю., Ичкитидзе Л.П., Подгаецкий В.М., Пономарева О.В., Селищев С.В. Нанокомпозитный припой для лазерной сварки биологических тканей // Известия вузов. Электроника. 2010. № 4. C. 33-41.
6. Ичкитидзе Л.П., Комлев И.В., Подгаецкий В.М., Пономарева О.В., Селищев С.В., Хролова О.Р. Способ лазерной сварки биологических тканей / Патент RU № 2425700.
7. Герасименко А.Ю., Ичкитидзе Л.П., Подгаецкий В.М., Селищев С.В. Биологические припои для лазерной сварки биологической ткани / XI Международная научная конференция «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии», ФРЭМЭ`2014, 1-3 июля 2014 г. Владимир – Суздаль, Россия, 2014. Труды. Кн. 2. С. 104-108.
8. Mohamed B.M., Movia D., Knyazev A., Langevin D., Davies A.M., Prina-Mello A., Volkov Y. Citrullination as early-stage indicator of cell response to single-walled carbon nanotubes // Sci. Rep. 2013. Vol. 3. PP. 1124-1136.
9. Allen L.B., Kotchey G.P., Chen Y. et al. Star mechanistic investigations of horseradish peroxidase-catalyzed degradation of single-walled carbon nanotubes // J. Am. Chem. Soc. 2009. Vol. 31. PP. 17194-17205.
10. Haniu H., Saito N., Matsuda Y., Tsukahara T., Usui Y., Maruyama K., Aoki K., Kobayashi S., Nomura H., Tanaka M., Okamoto M., Kato H. Biological responses according to the shape and size of carbon nanotubes in BEAS-2B and MESO-1 cells // Int. J. Nanomedicine. 2014. Vol. 9. PP. 1979-1990.
11. Takeo Y. et al. A stretchable carbon nanotube strain sensor for human-motion detection // Nature Nanotechnology. 2011. Vol. 6. PP. 296-301.
12. Le Cai et al. Super-stretchable, transparent carbon nanotube- based capacitive strain sensors for human motion detection // Scientific Reports. 2013. Vol. 3 (3048). 8 p.
13. Hanly E., Talamini M. Robotic abdominal surgery // The American Journal of Surgery. 2004. Vol. 188. PP. 19-26.
14. Tadakaluru S., Thongsuwan W., Singjai P. Stretchable and Flexible High-Strain Sensors Made Using Carbon Nanotubes and Graphite Films on Natural Rubber // Sensors. 2014. Vol. 14. PP. 868-876.
15. Grabowski1 K., Zbyrad P., Wilmanski A., Uhl T. Strain sensors based on carbon nanotube – polymer coatings / 7th European Workshop on Structural Health Monitoring, 2014. Version 1. PP. 1768-1772.
16. Li X., Levy C. A Novel Strain Gauge with Damping Capability // Sensors & Transducers Journal. 2009 Vol. 7. Special Issue. PP. 5-14.
17. Vemuru M., Wahi R., Nagarajaiah W.S., Ajayan P.M. Strain sensing using a multiwalled carbon nanotube film // J. Strain Analysis. 2009. Vol. 44. PP. 555-561.
18. Fung C.K.M., Zhang M.Q.H., Chan R.H.M., Li W.J. A PMMA- based micro pressure sensor chip using carbon nanotubes assensing elements // Proceedings. 18th IEEE Conf. Micro Electro Mechanical Systems. 2005. PP. 251-254.
19. Cao C.L., Hu C. G., Fang L., Wang S.X., Tian Y.S., Pan C.Y. Humidity Sensor Based on Multi-WalledCarbon Nanotube Thin Films // Journal of Nanomaterials. 2011.Vol. 2011. 5 p.
20. Tomilin O.B., Muryumin U.U. Carbon Nanotubes Adsorption on the Graphene Surface and Their Energy Spectrum // Solid State Physics (Russia). 2006. Vol. 48 (3). PP. 563-571.
21. Bulyarsky S., Galperin V., Ichkitidze L., Ermakov M., Pavlov A., Shaman Y. High Moisture Sensitivity of the Elements Based on Carbon Nanotubes Array // Materials Sciences and Applications. 2013. Vol. 4 (5A). PP. 8-10.
22. Mott N., Davis A. Electronic Processes in Non-Crystalline Materials. – Clarendon Press: Oxford, 1979. 590 p.
23. Герасименко А.Ю., Ичкитидзе Л.П., Селищев С.В. Благов Е.В., Павлов А.А., Галперин В.А., Кицюк Е.П., Шаман Ю.П. Исследование температурного коэффициента сопротивления слоев композитных материалов // Известия вузов. Электроника. 2014. № 5 (109). С. 63-67.