Время киборгов. Инженеры из Китая и США напечатали сенсоры на коже человека

15 октября 2020, 18:00

Международная группа исследователей разработала новый метод производства точных и высокопроизводительных биометрических датчиков — печать на коже без нагрева.

Такие датчики смогут обеспечить гораздо более точные биометрические измерения и удобство для пользователей, уверены инженеры из Китая и США.

«В этой статье мы сообщаем о простой, но универсально применимой технологии изготовления с использованием нового слоя вспомогательного спекания, позволяющего осуществлять прямую печать для датчиков на теле», — сказал первый автор Лин Чжан, исследователь из Харбинского технологического института в Китае и в лаборатории Ларри Ченга, профессора из Департамента инженерных наук и механики штата Пенсильвания.

Видео дня

Ченг и его коллеги ранее разработали гибкие печатные платы для использования в носимых датчиках, но печать непосредственно на коже затруднена из-за процесса соединения металлических компонентов датчика. Этот процесс, называемый спеканием, обычно требует температуры около 300 градусов по Цельсию, чтобы связать наночастицы серебра датчика вместе.

«Очевидно, что поверхность кожи не выдерживает такой высокой температуры. Чтобы обойти это ограничение, мы предложили слой, способствующий спеканию — то, что не повредит кожу и может способствовать спеканию материала при более низкой температуре», — сказал Ларри Ченг.

При добавлении наночастиц в смесь частицы серебра спекаются при более низкой температуре, примерно 100 C.

«Это можно использовать для печати датчиков на одежде и бумаге, что полезно, но это все еще больше, чем мы можем выдержать при печати на коже человека. Даже 40 C все еще может вызвать ожог кожной ткани. Мы изменили формулу вспомогательного слоя, изменили печатный материал и обнаружили, что мы можем спекать при комнатной температуре», — рассказали исследователи.

Слой для спекания при комнатной температуре состоит из пасты из поливинилового спирта — основного ингредиента отслаивающихся масок для лица — и карбоната кальция, который содержит яичную скорлупу. Этот слой уменьшает шероховатость печатной поверхности и позволяет создавать ультратонкий слой металлических рисунков, которые могут сгибаться и складываться, сохраняя при этом электромеханические возможности. Когда датчик напечатан, исследователи используют холодный воздух для удаления воды, которая используется в качестве растворителя в чернилах.

«Результат впечатляет. Нам не нужно полагаться на тепло для спекания», — сказал Ченг.

По словам Ченга, датчики способны точно и непрерывно регистрировать температуру, влажность, уровень кислорода в крови и сигналы сердечной деятельности. Исследователи также связали датчики на теле в сеть с возможностью беспроводной передачи, чтобы отслеживать комбинацию сигналов по мере их прохождения.

По словам Ченга, этот процесс также является экологически чистым. Датчик остается прочным под холодной водой в течение нескольких дней, но горячий душ легко его удалит.

Ранее НВ писал, что Чжионг Фан из Гонконгского университета науки и технологии и его коллеги разработали сферический зрительный датчик, который имитирует структуру человеческого глаза.

Такое устройство имеет поле зрения, аналогичное реальному человеческому глазу, а скорость реакции у него лучше, чем у глаза человека.

Как и настоящий, искусственный глаз содержит линзу для фокусировки света и полусферическую сетчатку, область в задней части глаза, где светочувствительные клетки генерируют электрические импульсы для отправки в мозг.

Искусственный глаз имеет диаметр 2 сантиметра, а его полый центр заполнен проводящей жидкостью. Глаз взрослого человека такого же размера и наполнен так называемым стекловидным телом.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X