นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮูสตันได้พัฒนารูปแบบใหม่ของอิเล็กทรอนิกส์ชีวภาพที่เรียกว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ “วาดบนผิวหนัง” (DoS) ซึ่งเซ็นเซอร์และวงจรมัลติฟังก์ชั่นสามารถวาดลงบนผิวหนังได้โดยตรงด้วยปากกาหมึกพิมพ์พิเศษ การศึกษาของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในNature Communicationsแสดงให้เห็นว่าข้อมูลที่รวบรวมโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ DoS
มีความน่าเชื่อถือและสอดคล้องกันมากกว่า
ที่ได้รับจากอิเล็กโทรดที่ใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชีวภาพแบบสวมใส่ได้“[วงจรถูก] ใช้เหมือนกับที่คุณใช้ปากกาเขียนบนแผ่นกระดาษ” Cunjiang Yu ผู้เขียนอาวุโส กล่าว “เราเตรียมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายอย่างแล้วใช้ปากกาจ่าย ออกมาเป็นของเหลว แต่เหมือนหมึกบนกระดาษ มันแห้งเร็วมาก” Yu และเพื่อนร่วมงานใช้หมึกที่แตกต่างกันสามสีเพื่อวาดองค์ประกอบต่างๆ ของแพลตฟอร์มไบโออิเล็กทรอนิกส์ (ตัวนำ เซมิคอนดักเตอร์ และไดอิเล็กทริก) ลงในโครงร่างของลายฉลุ ความไม่สมบูรณ์สามารถแก้ไขได้โดยเพียงแค่วาดทับลงไป เมื่อแห้งแล้ว โครงสร้างที่ดึงออกมาอาจทำให้ผิวเสียรูปและรวบรวมสัญญาณทางสรีรวิทยามากมาย
ไบโออิเล็กทรอนิคส์แบบสวมใส่ได้ทั่วไปมักประสบปัญหาการเคลื่อนไหวที่นำไปสู่การตีความข้อมูลผิดพลาดและการวินิจฉัยผิดพลาด สิ่งประดิษฐ์เหล่านี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อการยึดเกาะที่อ่อนแอหรือความไม่สอดคล้องกันทำให้เกิดส่วนต่อประสานที่ไม่สอดคล้องกันระหว่างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และผิวหนัง อย่างไรก็ตาม เมื่อวาดลงบนผิวหนัง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ DoS จะสร้างอินเทอร์เฟซที่กระชับ ทนทาน และยืดหยุ่นเป็นพิเศษ ซึ่งไม่ได้รับผลกระทบจากการเคลื่อนไหวของผิวหนัง
สัญญาณทางสรีรวิทยามากมาย
ทีมงานได้ตรวจสอบความเป็นไปได้ในการวัดค่าต่างๆ ที่เซ็นเซอร์นำเสนอ ตัวอย่างเช่น โดยการติดตามการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานของเซ็นเซอร์ นักวิจัยพบว่าพวกเขาสามารถตรวจจับความผิดปกติของเนื้อเยื่อหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแวดล้อมได้ การทดลองเพิ่มเติมยังเปิดเผยว่าเซ็นเซอร์ DoS สามารถบันทึกอิมพีแดนซ์ของผิวหนัง ซึ่งระดับความชุ่มชื้นของชั้นผิวหนังสามารถคาดการณ์ได้ แม้จะอยู่ภายใต้ความเครียด
อย่างไรก็ตาม จากคุณสมบัติต่างๆ ที่วัดได้ ไม่มีสิ่งใดสำคัญไปกว่าการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) เนื่องจากสามารถช่วยคาดการณ์และป้องกันเหตุการณ์หัวใจและหลอดเลือดที่ใกล้จะเกิดขึ้นได้ เช่น ภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ เซ็นเซอร์ DoS ไม่เพียงแต่ให้สัญญาณ ECG ที่ชัดเจนเท่านั้น แต่ยังสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของอัตราการเต้นของหัวใจ ซึ่งเน้นย้ำศักยภาพในการเป็นเครื่องมือตรวจสอบ
เมื่อเปรียบเทียบกับอิเล็กโทรดเจลระดับโรงพยาบาลและอิเล็กโทรดตาข่ายคดเคี้ยวที่บางเฉียบ เซ็นเซอร์ DoS ได้รับผลกระทบน้อยที่สุดจากการปรากฏตัวของเหงื่อและเป็นเซ็นเซอร์เพียงตัวเดียวที่สามารถให้สัญญาณ ECG ที่ทนทานตลอดระยะเวลา 7 ชั่วโมง ที่น่าสนใจ การบันทึก ECG ที่ได้จากเซ็นเซอร์ DoS นั้นไม่มีความเบี่ยงเบนที่ผิดปกติเมื่อทำการยืด บีบอัด และคลายผิวหนังเป็นระยะๆ ในบริเวณที่เกิดการสะสม ตรงกันข้ามกับเซ็นเซอร์อื่นๆ อีกสองตัว
การศึกษาเพิ่มเติมเปิดเผยว่าเซ็นเซอร์ยังสามารถจับสัญญาณอิเล็กโตรไมโอกราฟฟิก – กิจกรรมทางไฟฟ้าของกล้ามเนื้อ ตลอดการทดลองทั้งหมดเหล่านี้ สัญญาณเซ็นเซอร์ DoS ไม่ได้อยู่ภายใต้สิ่งประดิษฐ์การเคลื่อนไหว ซึ่งถือเป็นการปรับปรุงที่สำคัญเหนือกว่าไบโออิเล็กทรอนิคส์ชีวภาพแบบสวมใส่มาตรฐาน
ดีกว่าผ้าพันแผล?อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะ
ที่น่าสนใจที่สุดของเซนเซอร์รุ่นใหม่นี้ อาจเป็นความสามารถในการเร่งการสมานแผล การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าแบบพัลซ์ของผิวหนังได้รับการแสดงเพื่อเร่งการฟื้นตัวของบาดแผล และนักวิจัยได้ทดสอบว่าเซ็นเซอร์ DoS ของพวกเขาสามารถกระตุ้นกระบวนการดังกล่าวได้หรือไม่ พวกเขาทำการผ่าตัดสร้างแผลผิวหนังกว้าง 1 ซม.
ในหนู จากนั้นจึงดึงขั้วไฟฟ้าเฉพาะที่ครึ่งบนของแผล หลังจากผ่านไปห้าวัน ความกว้างของสะเก็ดด้านที่รับการรักษาลดลงโดยเฉลี่ย 8 มม. ในขณะที่สะเก็ดบนครึ่งที่ไม่ผ่านการบำบัดมีความกว้างลดลงเพียง 4 มม. โดยเฉลี่ย อุปกรณ์ดังกล่าวอาจมีประโยชน์อย่างมาก เช่น ในสภาพแวดล้อมที่มีทรัพยากรต่ำหรือในสนามรบ
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ DoS นั้นง่ายต่อการประดิษฐ์โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะ พวกมันสามารถสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบแอคทีฟ ด้วยอุปกรณ์และเซ็นเซอร์อเนกประสงค์ และไม่มีภูมิคุ้มกันต่อสิ่งประดิษฐ์การเคลื่อนไหวโดยเนื้อแท้ ด้วยเหตุนี้ พวกเขาจึงเป็นตัวแทนของเทคโนโลยีที่น่าจับตามองในด้านชีวอิเล็กทรอนิกส์และการรักษา ณ จุดดูแลส่วนบุคคล
Szyniszewski อธิบาย “หลักการทำงานของวัสดุขึ้นอยู่กับการสั่นพ้องและการสั่นของส่วนต่อประสานระหว่างเครื่องมือตัดที่เคลื่อนที่เร็วและเซรามิกที่ฝังอยู่ในโครงสร้างเซลลูลาร์ที่เป็นโลหะ “การโต้ตอบนี้สร้างการเชื่อมต่อแบบสั่นสะเทือนและประสานกันที่ต่อต้านเครื่องมือตัดอย่างไม่มีกำหนด ใบมีดค่อยๆ กัดเซาะและในที่สุดก็ใช้ไม่ได้ผลเมื่อแรงและพลังงานของจานหมุนกลับมาที่ตัวมันเอง และแผ่นตัดจะอ่อนลงและถูกทำลายโดยการโจมตีของมันเอง”
แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด เมื่อทรงกลมสัมผัสกับเครื่องมือตัด นักวิจัยพบว่าทรงกลมกระจัดกระจายเป็นอนุภาคขนาดไมครอนละเอียด จากนั้นเศษเหล่านี้จะเติมโครงสร้างเซลล์ของวัสดุคอมโพสิต ทำให้เกิดการขัดถูที่ยากขึ้นเมื่อความเร็วของเครื่องมือตัดเพิ่มขึ้น ต้องขอบคุณแรงระหว่างอะตอมระหว่างเม็ดเซรามิก ธรรมชาติที่ปรับเปลี่ยนได้ของวัสดุจึงขัดขวางการโจมตีใดๆ เพิ่มเติม
Credit : jogosdojogos.org justsystemsolutions.com jyannamustyle.com katro.info keibairon.net
