Будущее революционных ультратонких сенсоров в умных контактных линзах и мониторинге здоровья
Глобальная команда инженеров из Великобритании, США и Китая разработала революционную сенсорную систему и производственный процесс для производства ультратонких интеллектуальных контактных линз.
Инженеры из Университета Суррея — вместе с партнерами из Гарвардского университета, Университета науки и технологий Китая, Национальной физической лаборатории Великобритании, Университета Джорджа Вашингтона и Нинбо исследовательского института Чжэцзянского университета — говорят, что их система может быть непосредственно встроена в мягкие контактные линзы с помощью простой способ сборки. Окончательный дизайн обеспечит комфорт и биосовместимость, надежность, прозрачность и чувствительность обнаружения, что превосходит другие интеллектуальные линзы.
Д-р Юньлун Чжао, автор исследования, сказал, что устройства, подобные их, можно использовать как «неинвазивный способ помочь контролировать и диагностировать здоровье людей», и что исследование может предоставить «не только уникальный и простой метод для производства передовых интеллектуальных устройств». контактные линзы, а также новое понимание для разработки другой многофункциональной электроники для человеко-машинного интерфейса ».Контактные линзы уже являются одними из самых популярных носимых медицинских устройств в мире, и их используют более 150 миллионов человек во всем мире как в косметических, так и в терапевтических целях. Поскольку контактные линзы взаимодействуют как с внутренней химией организма через слезную жидкость, так и с внешним воздухом, окружающим глаз, они хорошо подходят в качестве платформы для анализа физиологических и внешних условий окружающей среды.
Слезная жидкость богата белками и биомаркерами, обеспечивая высокоточную и надежную физиологическую информацию, которая превосходит данные по коже, поту, носимым устройствам и смарт-пластырям на запястье. Это делает контактные линзы главным кандидатом Клинические испытания четко продемонстрировали, что слезная жидкость может эффективно измерять уровень глюкозы, что делает умные контактные линзы потенциально полезными для диагностики диабета и состояний, тесно связанных с нарушениями регуляции глюкозы в крови, такими как инсульты и болезни сердца.
Заболевания, связанные с глазами, такие как болезнь сухого глаза и воспаление, также можно диагностировать и лечить с помощью датчиков, которые отслеживают интенсивность света, моргание, температуру роговицы, внутриглазное давление и другие переменные.
По словам исследователей, использование умных линз в настоящее время значительно ограничено их «механической биосовместимостью, чувствительностью обнаружения и сложным процессом интеграции». Чтобы умные контактные линзы получили широкое распространение, им необходимо преодолеть эти ограничения. Они также должны быть удобными и практичными.
Исследователи стремились создать мягкие контактные линзы с многофункциональными сенсорными системами, в которых используются ультратонкие сенсоры и компоненты. В отличие от традиционных жестких или объемных датчиков и микросхем схем, которые вставлены в подложку линзы, ультратонкие датчики можно размещать непосредствеВ революционном дизайне исследователей использовались:
Ультратонкие (от нескольких до монослоя) полупроводники TMDC, эластичные соединительные электроды, пассивирующие слои полиимида (PI) и подложка линзы из полидиметилсилоксана (PDMS).
Ультратонкие транзисторы MoS 2 , которые демонстрируют высокую чувствительность для мониторинга уровня глюкозы и обладают высокой чувствительностью в качестве чувствительного материала сердечника.
Транзисторы MoS 2 механически усилены тонким слоем фототекстурированного PI и эластичных деталей, сформированных с использованием серпентинового золота и сетчатой структуры PI.
Интегрированная сенсорная система, размещенная вокруг внешнего кольца роговицы, чтобы избежать блокировки зрения, позволяющая собирать оптическую, глюкозную и температурную информацию с контактной линзы.
Такая конструкция обеспечивала высокую гибкость при одновременной защите электроники от механической деформации. Исследователи заявили, что дизайн также отвечает требованиям прозрачности и биосовместимости для практического и коммерческого применения.
Разработанная интеллектуальная контактная линза содержит фотодетекторы для получения оптической информации, датчик температуры для диагностики потенциального заболевания роговицы и датчик глюкозы для прямого контроля уровня глюкозы в слезной жидкости.
Команда заявляет, что их решение не только полезно для умных линз, но также может быть применено к другой многофункциональной и имплантируемой биоэлектронике.
Интегрированная сенсорная система и метод производства, используемые в объективе, также открывают возможность включения дополнительных компонентов, таких как антенны для беспроводной связи, биотопливные элементы и силовые модули, сбор энергии на основе влаги и беспроводная радиочастота для живых исследований.
Соавтор, профессор Шэн Чжан сказал, что «персонализированный и точный медицинский анализ» также возможен с добавлением передовых алгоритмов и «станет одним из основных направлений исследований в Исследовательском институте Нинбо».
Поделиться
Источник