Οι ασθενείς στα νοσοκομεία, τους ηλικιωμένους και τα άτομα με καρδιακά προβλήματα μπορεί σύντομα να φορούν προσωρινά τατουάζ αντί για όργανα παρακολούθησης της καρδιακής συχνότητας ή παλμικά οξύμετρα. Ο καθηγητής Nanshu Lu και μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Texas στο Cockrell School of Engineering της Austin έχουν βρει έναν τρόπο να εκτυπώσουν γρήγορα φτηνούς, φορετούς βιοαισθητήρες.
σχετικό περιεχόμενο
- Αυτές οι μπότες θα μπορούσαν να σώσουν τη ζωή ενός πυροσβέστη
Όταν οι ερευνητές κοιτούσαν την κατασκευή φορητών τατουάζ, ήξεραν ότι υπήρχαν άφθονοι έξυπνοι μικροσκοπικοί αισθητήρες στην αγορά. Το πρόβλημα δεν ήταν με την τεχνολογία, λέει ο Lu, ήταν με τη διαδικασία κατασκευής, η οποία ήταν μακρά, κουραστική και δαπανηρή. Αυτό καθιστά σχεδόν αδύνατο να αναπτυχθούν αισθητήρες μίας χρήσης για την προσωρινή παρακολούθηση των αποτελεσμάτων της υγείας.
"Τέλος, αν σκέφτεστε για τα ηλεκτρονικά που μοιάζουν με τατουάζ, κανείς δεν θέλει να τα επαναχρησιμοποιήσει - ούτε καν στον εαυτό σας - έτσι ώστε η φύση μιας χρήσης είναι καθοριστική", λέει ο Lu.
Προηγουμένως, παρόμοιοι αισθητήρες είχαν κατασκευαστεί σχεδιάζοντας το μηχανικό εξάρτημα, ένα μεταλλικό κύκλωμα και έπειτα ενσωματώνοντάς το με μια ελαστική κόλλα. Η διαδικασία ήταν δαπανηρή και χρονοβόρα.
Οι ερευνητές εξέτασαν τους εναλλακτικούς τρόπους για να κάνουν τα εύθραυστα ηλεκτρονικά ευέλικτα και κολλώδη. Χρησιμοποιώντας τις αρχές της τρισδιάστατης εκτύπωσης, κατάλαβαν έναν τρόπο να χρησιμοποιήσουν ένα μηχανικό κόπτη για να χαράξουν τα σχέδια σε ένα φύλλο μετάλλου αντί να σχηματίσουν τα ηλεκτρονικά μέσα σε ένα καλούπι.
"Αρχίσαμε να ψάχνουμε τα μεταλλικά φύλλα που είναι τοποθετημένα σε πολυμερή φύλλα, βασικά σαν αλουμινόχαρτο ελασματοποιημένο σε ταινία διπλής όψης", λέει ο Lu. Βρήκαν το φθηνό, εύκαμπτο μέταλλο απροσδόκητα εύκολα - στο διάδρομο βελτίωσης του σπιτιού ενός καταστήματος υλικού. Πράγματα όπως τα επικαλυμμένα με χρυσό πολυμερή χρησιμοποιούνται ως αντανακλάσεις θερμότητας στην κατασκευή.
"Εμείς εφευρέσαμε μια διαδικασία που μπορεί να δημιουργήσει μοτίβα κοπής σε αυτά τα φύλλα, στη συνέχεια, αφαιρέστε τα περιττά μέρη", λέει. "Το κομμάτι που απομένει είναι τυπωμένο σε ιατρική ταινία ή κολλητική τατουάζ".
Η εκτύπωση διαρκεί περίπου 20 λεπτά και σε αντίθεση με τις προηγούμενες μεθόδους για την κατασκευή ευέλικτων ηλεκτρονικών, αυτή δημιουργεί ελάχιστα απόβλητα και δεν απαιτεί ειδικό εργαστήριο. Ο Lu λέει ότι θέλει να πάρει το κόστος κάτω από περίπου $ 1 ανά έμπλαστρο.
Ο στόχος της ομάδας είναι να ενσωματώσει πολλούς αισθητήρες και κεραία σε ένα έμπλαστρο μεγέθους πιστωτικής κάρτας, το οποίο θα μπορούσε να παρακολουθεί τα ζωτικά σημάδια για περίπου μία εβδομάδα και να τα μεταδίδει ασύρματα στους υπολογιστές, τα δισκία και τα smartphones γιατρών και ασθενών. Ανάλογα με το πού τοποθετείται το έμπλαστρο στο σώμα, θα μπορούσε να λειτουργήσει όπως ένα ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ), που μετρά την καρδιακή δραστηριότητα, ή ένα ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (EEG), το οποίο εξετάζει τη λειτουργία του εγκεφάλου. Τα έμπλαστρα θα μπορούσαν να μετρήσουν την ενυδάτωση του δέρματος, το ρυθμό αναπνοής και την δραστηριότητα των ματιών, και τελικά να παρακολουθήσουν την πίεση του αίματος και τον κορεσμό οξυγόνου, για μια σειρά ασθενών, από έγκυες γυναίκες έως αθλητές.
Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για τη μαζική κατασκευή της φορητής συσκευής είναι η ασύρματη επικοινωνία, μέσω του Bluetooth ή ενός κύκλου επικοινωνίας κοντά στο πεδίο (NFC). Οι κατασκευαστές τσιπ δεν έχουν δεσμευτεί να κάνουν αρκετά μικροσκοπικά μάρκες, οπότε ο Λου και η ομάδα του εργάζονται για την ανάπτυξη ενός που μετρά δύο τετραγωνικά χιλιοστά. Τούτου λεχθέντος, εάν οι άνθρωποι αισθάνονται άνετα με μια ασύρματη συσκευή μεγέθους νομισμάτων που αποτελεί μέρος του patch, η συσκευή θα μπορούσε να είναι έτοιμη σύντομα.
"Το πιο cool μέρος είναι ότι αυτή είναι πραγματικά μια πλατφόρμα τεχνολογίας", λέει ο Lu. "Μπορείτε να συνεχίσετε να πιέζετε τα σύνορα των δερμάτων ή των αισθητήρων ή της κεραίας. Μπορείτε να προσθέσετε σε αυτήν την πλατφόρμα. "
