ابداع یک پوست الکترونیکی بدون تراشه و بی سیم برای نظارت بر سلامتی

ابداع یک پوست الکترونیکی بدون تراشه و بی سیم برای نظارت بر سلامتی

گردو دانلود: مهندسان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) یک پوست الکترونیکی بدون تراشه و بی سیم برای نظارت بر سلامت بدن به وجود آورده اند که حتی می توان گلوکز مربوط به سطوح استرس را بوسیله این سنسور پوستی همه کاره تشخیص داد.


به گزارش گردو دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، مهندسان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) در یک پیشرفت مهم، نوع جدیدی از سنسورهای بی سیم پوشیدنی شبیه به پوست را برای نظارت بر سلامتی توسعه داده اند که به باتری یا پردازنده داخلی نیازی ندارد.
برمبنای بیانیه مطبوعاتی انتشار یافته توسط این تیم تحقیقاتی، طراحی این سنسور، شکلی از "پوست الکترونیکی" است که شامل یک نوار نیمه رسانای انعطاف پذیر است که روی پوست می چسبد.
"یئونگین کیم" نویسنده ارشد این مطالعه اظهار داشت: اگر تغییری در نبض یا مواد شیمیایی در عرق یا حتی قرار گرفتن در معرض اشعه فرابنفش در پوست وجود داشته باشد، همه این فعالیت ها می توانند الگوی امواج صوتی سطحی روی لایه "گالیوم نیترید" در این سنسور را تغییر دهند و حساسیت سنسور ما آنقدر زیاد است که می تواند این تغییرات را به خوبی تشخیص دهد.
فناوری بی سیم این امکان را فراهم می آورد که فشار خون، ضربان قلب، سطح گلوکز و سطح فعالیت افراد به آسانی از سنسور به تلفن هوشمند برای تحلیل و بررسی بیشتر منتقل شود و سنسورهای پوشیدنی را بسیار رایج می کند.
اغلب سنسورهای بی سیم هم اکنون با بهره گیری از تراشه های بلوتوثی تعبیه شده که توسط باتری های کوچک تغذیه می شوند، ارتباط برقرار می کنند. اما این سنسور جدید چگونه کار می کند؟
گالیوم نیترید، ماده ای که به سبب قابلیت های پیزوالکتریک خود شناخته شده است که به آن اجازه می دهد در واکنش به فشار مکانیکی، سیگنال الکتریکی منتشر کند و در پاسخ به یک ضربه الکتریکی بصورت مکانیکی ارتعاش کند، هسته این سنسور را به شکل یک نوار فوق العاده نازک و باکیفیت بالا تشکیل می دهد.
پژوهشگران دریافتند که می توانند از خاصیت های پیزوالکتریک دو طرفه گالیوم نیترید برای سنجش و انتقال بی سیم بطور همزمان بهره گیرند.
دانشمندان نمونه های خالص و تک بلوری از گالیوم نیترید را ایجاد کردند و آنها را با یک لایه رسانای طلا ترکیب کردند تا هرگونه سیگنال الکتریکی ورودی یا خروجی را تقویت نمایند.
پژوهشگران نشان دادند که این ماده می تواند در واکنش به ضربان قلب فرد و نمک موجود در عرق او مرتعش شود و این ارتعاشات یک سیگنال الکتریکی تولید می کند که می تواند ازطریق یک گیرنده ی نزدیک، تفسیر شود. این به دستگاه اجازه می دهد تا داده های سنسور را بدون تراشه یا باتری بصورت بی سیم منتقل کند.
"جیوان کیم" استادیار مهندسی مکانیک در MIT و یکی از نویسندگان این مطالعه می گوید: تراشه ها به قدرت زیادی نیاز دارند، اما دستگاه ما می تواند یک سیستم را بدون داشتن تراشه های تشنه ی انرژی بسیار سبک کند.
وی ادامه داد: می توانید آنرا مانند یک بانداژ روی بدن خود قرار دهید و با یک دریافت کننده بی سیم روی تلفن همراهتان می توانید بصورت بی سیم نبض، عرق و سایر سیگنال های بیولوژیکی خودرا کنترل کنید.
پوست الکترونیکی "همه کاره"
در تازه ترین کار مهندسان با بهره گیری از روش قدیمی "کیم"، یک ماده پیزوالکتریک بسیار حساس در حالت خالص و بدون نقص، از ورقه های تک بلوری بسیار نازک جدا شد. یک ماده پیزوالکتریک همزمان با ارتعاش یا فرکانس ذاتی و رزونانسی سنسور مبتنی بر گالیوم نیترید را که به پوست متصل شده است، به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند که یک گیرنده بی سیم فرکانس آنرا تشخیص می دهد.
سیگنال الکتریکی که سنسور بطور خودکار به گیرنده می دهد، در صورت تغییر شرایط پوست، مانند ضربان تند قلب تغییر می کند.
دانشمندان یک پوشش کوچک از گالیوم نیترید خالص را باکیفیت بالا ایجاد کردند. آنها گالیوم نیترید و طلا را به عنوان نمونه ای از این پوست الکترونیکی توسعه دادند که ضخامت آن تنها ۲۵۰ نانومتر یا حدودا ۱۰۰ برابر نازک تر از ضخامت یک تار موی انسان است.
آنها این پوست الکترونیکی جدید را به مچ و گردن داوطلبان بستند و از آنتن کوچکی که نزدیک آنها نگه داشته شده بود، استفاده کردند تا فرکانس سنسور را بصورت بی سیم و بدون لمس کردن خود سنسور ثبت کنند.
این دستگاه می تواند بصورت بی سیم، تغییرات امواج صوتی سطحی گالیوم نیترید روی پوست شرکت کنندگان را که با ضربان قلب آنها مرتبط می باشد، شناسایی کند و انتقال دهد.
بگفته پژوهشگران، این یافته ها نخستین قدم به سمت توسعه سنسورهای بی سیم بدون تراشه است. آنها همین طور معتقدند که فناوری فعلی ممکنست همراه با غشاهای انتخابی دیگر برای ردیابی فاکتورهای مهم اضافی مورد استفاده قرار گیرد.
"جون مین سو" یکی از نویسندگان این مطالعه اظهار داشت: ما سنسور سدیم را مورد استفاده قرار دادیم، اما اگر غشای سنسور را تغییر دهید، می توانید هر زیست نشانگر هدف، مانند گلوکز یا کورتیزول در رابطه با سطح استرس را شناسایی کنید.
وی ادامه داد: در حقیقت این یک پلت فرم همه کاره است.
این مطالعه در مجله ساینس(Science) انتشار یافته است.




منبع:

1401/05/31
20:55:17
5.0 / 5
548
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۱ بعلاوه ۱