أجهزة استشعار يمكن ارتداؤها مباشرة على الجلد بدون حرارة
أجهزة استشعار يمكن ارتداؤها مباشرة على الجلد بدون حرارة
المستشعرات القابلة للارتداء
تتطور المستشعرات القابلة للارتداء من الساعات والأقطاب الكهربائية إلى الأجهزة القابلة للانحناء التي توفر قياسات بيومترية أكثر دقة وراحة للمستخدمين.
والآن، اتخذ فريق دولي من الباحثين هذا التطور خطوة إلى الأمام من خلال طباعة أجهزة الاستشعار مباشرة على جلد الإنسان دون استخدام الحرارة.
قال المؤلف الأول لينغ تشانغ، الباحث في معهد هاربين للتكنولوجيا في الصين:
“في هذه المقالة، أبلغنا عن تقنية تصنيع بسيطة ولكنها قابلة للتطبيق عالميًا باستخدام طبقة مساعدة جديدة للتلبيد لتمكين الطباعة المباشرة لأجهزة الاستشعار الموجودة على الجسم”.
طور تشينج وزملاؤه في السابق لوحات دوائر مطبوعة مرنة لاستخدامها في أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء، لكن الطباعة مباشرة على الجلد أعيقت بسبب عملية الترابط للمكونات المعدنية في المستشعر.
تسمى هذه العملية بالتلبيد، وتتطلب عادةً درجات حرارة تبلغ حوالي 572 درجة فهرنهايت – 300 درجة مئوية – لربط جسيمات الفضة النانوية بالحساس معًا.
قال تشنغ: “من الواضح أن سطح الجلد لا يتحمل مثل هذه الحرارة المرتفعة”.
“للتغلب على هذا القيد، اقترحنا طبقة مساعدة للتلبيد – وهو شيء لن يؤذي الجلد ويمكن أن يساعد المادة على التكلس معًا عند درجة حرارة منخفضة.”
بإضافة جسيمات نانوية إلى الخليط، تتبلد جسيمات الفضة عند درجة حرارة أقل تبلغ حوالي 212 فهرنهايت (100 درجة مئوية).
طباعة أجهزة الاستشعار على الملابس والورق
قال تشينج: “يمكن استخدام ذلك لطباعة أجهزة الاستشعار على الملابس والورق، وهو أمر مفيد لكنه لا يزال أعلى مما يمكننا الوقوف في درجة حرارة الجلد”.
مشيرًا إلى أن حوالي 104 درجة فهرنهايت – 40 درجة مئوية – يمكن أن تحرق أنسجة الجلد.
“لقد غيرنا صيغة الطبقة المساعدة، وغيرنا مادة الطباعة ووجدنا أنه يمكننا التلبيد في درجة حرارة الغرفة.”
تتكون الطبقة المساعدة للتلبيد في درجة حرارة الغرفة من معجون كحول البولي ينيل – المكون الرئيسي في أقنعة الوجه القابلة للنزع – وكربونات الكالسيوم – التي تشتمل على قشر البيض.
تقلل الطبقة خشونة سطح الطباعة وتسمح بطبقة رقيقة للغاية من الأنماط المعدنية التي يمكن أن تنحني وتطوي مع الحفاظ على القدرات الكهروميكانيكية.
عند طباعة المستشعر، يستخدم الباحثون منفاخ هواء، مثل وضع مجفف الشعر على البارد، لإزالة الماء المستخدم كمذيب في الحبر.
قال تشنغ “النتيجة عميقة”. “لسنا بحاجة إلى الاعتماد على الحرارة للتلبيد.”
ووفقًا لما ذكره تشنغ، فإن المستشعرات قادرة على التقاط درجة الحرارة والرطوبة ومستويات الأكسجين في الدم وإشارات أداء القلب بدقة وبشكل مستمر.
ربط الباحثون أيضًا أجهزة الاستشعار الموجودة على الجسم بشبكة ذات قدرات إرسال لاسلكية لمراقبة مجموعة الإشارات أثناء تقدمها.
وقال تشنغ إن هذه العملية صديقة للبيئة أيضًا. يظل المستشعر قويًا في الماء الفاتر لبضعة أيام، لكن الاستحمام الساخن سيزيله بسهولة.
قال تشنغ “يمكن إعادة تدويرها، لأن إزالتها لا تضر بالجهاز”.
“والأهم من ذلك، أن الإزالة لا تضر الجلد أيضًا. وهذا مهم بشكل خاص للأشخاص ذوي البشرة الحساسة، مثل كبار السن والأطفال. يمكن أن يكون الجهاز مفيدًا دون أن يكون عبئًا إضافيًا على الشخص الذي يستخدمه أو على البيئة. “
بعد ذلك، يخطط الباحثون لتغيير التكنولوجيا لاستهداف تطبيقات محددة حسب الحاجة، مثل شبكة مستشعر دقيقة على الجسم موضوعة لمراقبة الأعراض المحددة المرتبطة بـ COVID-19.
يمكن قراءة المزيد من الابتكارات والاختراعات المختلفة من خلال الضغط هنا
للاطلاع على المزيد من المواضيع وأبرز المقالات عبر موقع سجلات الأردن اضغط هنا
