الوشم الإلكتروني أكثر من الجلد العميق

طور فريق دولي من الباحثين نوعًا جديدًا من الأجهزة الإلكترونية الرفيعة جدًا التي يمكنها مراقبة نبضات القلب وموجات الدماغ ونشاط العضلات. وهي ناعمة كالجلد ، تلتصق بدون غراء وتحصد طاقتها الشمسية الخاصة والإشعاع الكهرومغناطيسي. تظهر ورقة تصف جهاز نظام البشرة الإلكتروني (EES) في العدد 12 أغسطس 2011 من مجلة Science .

يحتوي النظام الإلكتروني للبشرة (EES) على مجمعات شمسية صغيرة ويمكنه استخلاص الطاقة من الإشعاع الكهرومغناطيسي الطائش إلى تشغيل مستشعراته المصغرة ، والثنائيات الباعثة للضوء ، وأجهزة الإرسال الصغيرة وأجهزة الاستقبال - وكل ذلك جزء من شبكة من خيوط الأسلاك. صورة الائتمان: J. روجرز ، جامعة إلينوي

في حين أن التقنيات الحالية تقيس بدقة معدل ضربات القلب ، وموجات الدماغ ونشاط العضلات ، فإن جهاز EES لا يتمتع بأي وزن تقريباً ولا يحتوي على أسلاك خارجية ، ويتطلب قوة لا تذكر. نظرًا لمتطلبات الطاقة الصغيرة ، يمكن للجهاز الحصول على الطاقة من الإشعاع الكهرومغناطيسي الضال (أو المنقول) من خلال عملية الاستقراء ويمكنه حصاد جزء من متطلبات الطاقة من مجمعات الطاقة الشمسية المصغرة.

داخل شبكة من خيوط الأسلاك المصممة بعناية ، توجد أجهزة استشعار مصغرة ، وثنائيات تنبعث من الضوء ، وأجهزة إرسال صغيرة وأجهزة استقبال. كل هذا موجود في تصميم يقل سمكه عن 50 ميكرون - أرق من قطر شعرة الإنسان - ومتكامل على دعامة البوليستر النموذجية للوشم المؤقت. الأجهزة ضعيفة للغاية لدرجة أن قوى الاتصال الوثيق التي تسمى تفاعلات van der Waals تجعل الجهاز ملتصقًا بالمستوى الجزيئي ، لذلك يبقى الوشم الإلكتروني في مكانه لساعات دون غراء.

أراد الباحثون "طمس التمييز بين الإلكترونيات والأنسجة البيولوجية". الصورة الائتمان: جون روجرز

يمكن أن يستمر الجهاز لمدة تصل إلى 24 ساعة في ظل ظروف مثالية.

يونغقانغ هوانغ ، جامعة نورث وسترن ، قال:

الميكانيكا وراء تصميم الالكترونيات لدينا شكل اعوج يجعل الجهاز لينة مثل الجلد البشري. يمكّن التصميم أشباه الموصلات غير العضوية الهشة من تحقيق مرونة ومرونة هائلة للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تصميم السربنتين مفيد للغاية للالتصاق الذاتي بأي سطح دون استخدام المواد اللاصقة.

عند ضغطه وسحبه ، يتوافق جهاز EES مع الجلد ، ويبقى في مكانه. صورة الائتمان: J. روجرز ، جامعة إلينوي

في حين أن بعض مناطق الجسم غير مناسبة للإلكترونيات اللاصقة ، مثل الكوع ، فإن معظم المناطق المستهدفة عادة للدراسات الطبية مثالية ، بما في ذلك الجبين والأطراف والصدر.

يمكن الآن مراقبة مناطق الجسم التي أثبتت صعوبة ملاءمتها مع أجهزة الاستشعار ، بما في ذلك الحلق ، الذي درسه الباحثون لمراقبة نشاط العضلات أثناء الكلام. في تجربة ، استخدم الباحثون الجهاز للتحكم في واجهة ألعاب الفيديو التي يتم تنشيطها صوتًا بدقة أكبر من 90 بالمائة.

أضاف جون روجرز من جامعة إلينوي في أوربانا شامبين:

قد يوفر هذا النوع من الأجهزة فائدة لأولئك الذين يعانون من أمراض معينة في الحنجرة. يمكن أن تشكل أيضًا أساسًا لإمكانية الاتصال دون الصوتي ، ومناسبة للاستخدامات السرية أو الأخرى.

تمكن الأسلاك المتموجة من القوة والمرونة ، على الرغم من صغر حجمها. يمكن الآن مراقبة مناطق الجسم التي أثبتت صعوبة ملاءمتها مع أجهزة الاستشعار ، بما في ذلك الحلق. صورة الائتمان: J. روجرز ، جامعة إلينوي

يستكشف الباحثون أيضًا الأساليب السريرية ، خاصةً فيما يتعلق بالأمراض التي يكون فيها حجم المستشعر حرجًا ، مثل توقف التنفس أثناء النوم ورعاية الأطفال حديثي الولادة. بالنظر إلى المستقبل ، يرى الباحثون التكنولوجيا التي تنطوي على أجهزة ميكروفلويديك - فتح مجال جديد من الضمادات الإلكترونية ومساعدي الجلد التي يمكن أن تسرع التئام الجروح أو علاج الحروق وأمراض الجلد الأخرى.

يوضح لك هذا الفيديو القصير كيف تطول EES وتخرج من الجلد ، ومدى مرونته.

خلاصة القول: قام فريق دولي من الباحثين ، بمن فيهم يونغ قانغ هوانغ ، جامعة نورث وسترن ، وجون روجرز ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، بتطوير نوع جديد من أجهزة المراقبة الرفيعة جدًا - النظام الإلكتروني للبشرة (EES) - الذي يتمسك به الجلد دون الغراء. يحتوي على تطبيقات على مناطق من الجسم يصعب تلائمها مع أجهزة المراقبة ، مثل الحلق. يظهر وصف للجهاز في العدد 12 أغسطس 2011 من مجلة Science .

اقرأ المزيد في المؤسسة الوطنية للعلوم

تنظم شودري تطور تطبيقات الهواتف المحمولة لتتبع صحتنا

روبرت لانغر بشأن تسليم الأدوية المستهدفة للطب في المستقبل

هيذر كلارك تطور وشم نانو لمرضى السكر