«Электронная кожа», которая может контролировать ваши жизненно важные функции

Технологический прогресс привел к появлению множества типов устройств, связанных со здоровьем, от наручных часов, измеряющих сердцебиение, и мобильных приложений, отслеживающих гормональные циклы, до носимых датчиков «электронной кожи».

Последний состоит из электронных пластырей датчиков, размещенных на коже человека, и используется для повышения прочности, тепла и долговечности ткани, а также для наблюдения за состоянием здоровья людей. Последние разработки «электронной кожи» подверглись сомнению и показали ограниченную эффективность, когда люди потеют, что мешает работе датчиков.

Однако инженеры и исследователи Массачусетского технологического института в Южной Корее адаптировали «электронную кожу», используя искусственные протоки пота, похожие на поры в коже человека, которые исследователь протянул через ультратонкие слои электронного датчика.

Поры перфорируют пластырь по образцу киригами, аналогичному рисунку в японском искусстве вырезания из бумаги, и гарантируют, что пот может выходить через пластырь, предотвращая раздражение кожи и повреждение встроенных датчиков. Датчики теперь могут контролировать здоровье человека в течение длительного времени благодаря гибкости конструкции киригами в сочетании со способностью материала выдерживать пот.

Новый дизайн был опубликован в Science Advances и является ключевым шагом на пути к долговечным умным скинам.Недавно исследователи привлекли внимание косметической компании Amorepacic, которая была заинтересована в разработке тонкой носимой ленты для постоянного наблюдения за изменениями кожи.

Чтобы преодолеть ограничение потоотделения, исследовательская группа отошла от типичных непроницаемых для дыхания материалов на основе полимеров и черпала вдохновение в изучении пор человеческого пота.Они обнаружили, что средний диаметр поры человека составляет около 100 микрон и что поры случайным образом распределены по коже. Затем команда провела моделирование, чтобы увидеть, как они могут перекрывать и располагать искусственные поры, чтобы не блокировать настоящие поры на коже человека.

Затем исследователи обнаружили, что они могут увеличить прочность и гибкость искусственного рисунка поровых отверстий, разрезая тонкие каналы между каждым отверстием, создавая узор из повторяющихся гантелей. Этот узор создавал растяжимый эффект киригами при вытравливании на материале, который затем можно было превратить в электронную оболочку из нескольких функциональных слоев.

Сами слои состоят из ультратонкой матрицы датчиков с полупроводниковым рисунком, позволяющей контролировать ряд факторов. Затем дизайн был протестирован, приклеив его к запястью и лбу добровольца, который постоянно носил ленту в течение недели. На протяжении всего этого периода новый электронный скин надежно измерял его температуру, уровень гидратации, воздействие ультрафиолета и пульс, даже во время вызывающих потоотделение действий, таких как бег на беговой дорожке в течение 30 минут и употребление острой пищи.В течение всей недели результаты показали точные результаты и мониторинг без функциональных повреждений или сбоев датчика, несмотря на высокий уровень потоотделения.

Комбинация отвода пота и повышенной гибкости была невозможна в предыдущих конструкциях «электронной кожи», а включение новых элементов теперь повысит точность, долговечность и эффективность умных дизайнов кожи.

Важно отметить, что улучшенная гибкость недавно разработанной электронной кожи, обеспечиваемая дизайном киригами, также помогает пластырю приспосабливаться к человеческой коже при ее растяжении и изгибе. Это ключевая разработка на пути к внедрению в человеческий организм умных трекеров, которые могут отслеживать ежедневные жизненно важные органы или прогрессирование рака кожи и других состояний.

Ведущий автор и постдок из Массачусетского технологического института Ханвул Ён, заключает: «Поскольку электронная кожа очень мягкая, она может быть физически повреждена», добавляя, что «мы стремимся улучшить устойчивость электронной кожи».

Основываясь на предыдущих разработках и добавляя новые вдохновляющие функции, вы создадите удобную, гибкую и упругую электронную оболочку, которая преодолеет препятствия от пота. Это предоставит множество возможностей для медицинских исследований для изучения изменений, связанных со здоровьем пациентов, а также других дисциплин, таких как спортивная наука, для отслеживания физических движений, сердечно-сосудистых изменений или мышечного напряжения во время напряженных упражнений.

Поделиться

Источник