حسگرهای زیستی پوشیدنی می توانند راه را برای سلامتی و رفاه شخصی فراهم کنند

محققان ایالت پن حسگرهای زیستی را ایجاد می کنند که بتواند نظارت بر سلامت را کم حجیم تر، دقیق تر و بسیار ایمن تر جلوه دهد.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری از اردبیل و به نقل از تک اکسپلور؛ اتاق های بیمارستانی، بزرگ، شلوغ و پر سر و صدا نشان می دهد که نظارت بر وضعیت سلامتی بیمار روشی تهاجمی و ناراحت کننده، در بهترین حالت و یک روند خطرناک در بدترین حالت است. محققان ایالت پن می خواهند آنرا تغییر دهند و حسگرهای زیستی را ایجاد کنند که بتواند نظارت بر سلامت را کم حجیم تر، دقیق تر و بسیار ایمن تر جلوه دهد.

لری چنگ استاد ( Dorothy Quiggle ) در مهندسی موسسه علوم محاسباتی و داده ها گفت: نکته مهم در ساخت حسگرهایی به اندازه کشش و انعطاف پذیر است که می توانند به راحتی با مجتمع های تغییر یافته کانون بدن انسان ادغام شوند.

اگر حسگرهای زیستی که هم از نظر انرژی کارآمد هستند و هم قابل کشش هستند می توانند در مقیاس به دست بیایند، محققان پیشنهاد می کنند که مهندسان می توانند دنبال کنند - و در برخی موارد قبلاً هم دنبال می شوند - طیف وسیعی از گزینه ها برای سنسورهایی که می توانند روی بدن پوشیده شوند، یا حتی قرار بگیرند. داخل بدن این بازپرداخت باهوش تر، موثرتر و شخصی تر از درمان های پزشکی و بهبود تصمیم گیری در مورد سلامتی خواهد بود - بدون داشتن تجهیزات کنترل بزرگ، سنگین و ضربان زیاد.

برخی از ایده هایی که محققان پن پن ایالت و سراسر جهان در حال تحقیق در مورد آن هستند شامل پارچه های کششی است که می توانند حسگرهای زیستی را در خود جای دهند. سنسورهای مبتنی بر کاغذ همچنین می توانند برای ایجاد باندهای هوشمند که می توانند وضعیت زخم ها را کنترل کنند، استفاده شوند. خال کوبی های موقت حتی می توانند حسگرهای زیستی را برای نظارت بر سلامت در نظر بگیرند. به عنوان مثال، یک خال کوبی با استفاده از حسگرهای زیستی می تواند بیماران دیابتی تخمین فوری از سطح گلوکز خود را ارائه دهد.

محققان به تازگی تجزیه و تحلیل خود را از آخرین تحولات حسگرهای انعطاف پذیر و کششی منتشر کردند.

چنگ، ​​که همچنین عضو مؤسسه تحقیقات مواد در ایالت پن است، گفت: آنتن که می تواند داده ها را انتقال دهد، عنصر اصلی این ایده های مربوط به حسگرهای زیستی است. اما نمی تواند آنتن معمولی باشد. آنتن در بدن انسان مستلزم آن است که با تحمل شرایط شدید بدن، نه تنها دوام داشته باشد، بلکه باید کششی نیز داشته باشد، بنابراین می تواند خطوط اندامها و بافتهای مختلف بدن را جای دهد.

قدرت محاسباتی بیشتر

برای ایجاد آنتن های کششی، نیاز به محاسبات پیچیده ای برای مدل سازی انواع تغییرات مختلف در طراحی حسگرها جهت تعیین بهترین طرح ها است. وی افزود: این بدان معنی است که فرایند طراحی به تنهایی به قدرت محاسباتی زیادی نیاز دارد.

چنگ گفت: ما وقتی در حال تحقیق در مورد این ایده ها هستیم، الگوهای مختلف زیادی را کشف می کنیم، اما این می تواند پارامترهای بیشتری ایجاد کند. این می تواند به یک مشکل تبدیل شود زیرا یافتن یک طراحی مناسب با همه پارامترهای مختلف دشوار است. به همین دلیل ما به نیروی محاسباتی بیشتری احتیاج داریم — این قدرت محاسباتی اضافی می تواند به ما کمک کند تا با پارامترهای مختلف بازی کنیم و از تأثیر هرکدام دریابیم. بنابراین ما می توانیم بفهمیم چگونه آنها را بهینه کنیم.

این تیم همچنین می خواهد ببیند که با تغییر دستگاه، چگونه ویژگی های مکانیکی و الکترومغناطیسی تغییر می یابد.

وی گفت: برای طراحی این آنتن کارآمد باید از منابع محاسباتی بهره ببریم، اما مهمتر از این، با استفاده از این آنتن قابل کشش، می توان کارهای زیادی انجام داد زیرا اگر بخواهیم به جایی برسیم که این حسگرها داده را منتقل کنند. وی گفت، این آنتن عنصر کلیدی است که شما نمی توانید از آن دور شوید

از آنجا که تغییرات زیادی در طراحی و پارامترهای مختلف وجود دارد، مهندسان برای انتخاب بهترین طراحی برای فناوری های جدید پوشیدنی، به نیروی محاسباتی زیادی احتیاج دارند.

قدم بعدی یافتن راه هایی برای تغذیه حسگرها است. چنگ گفت: باتری های فعلی ممکن است بسیار قدرتمند و سفت و سخت باشند تا بتوانند سنسوری را فعال کنند که در بدن انسان کار کند. آزمایشگاه وی اکنون در حال تحقیق در مورد روشهای جدید برای تولید حسگرهای زیستی است.

در حالی که ممکن است فکر کنیم که باید حسگر را به یک منبع انرژی وصل کنیم، چنگ گفت که ما در واقع توسط منابع طبیعی و انسانی ساخته شده از انرژی به نام انرژی محیط احاطه شده ایم.

چنگ گفت: کار ما در حال حاضر نیز روی برداشت انرژی محیط متمرکز شده است، که می تواند شامل وای فای،  3 G، 4 G یا 5 G یا حتی منابع مایکروویو باشد. با انرژی محیط، همیشه روشن است، مهم نیست که شما از آن استفاده می کنید یا نه، در آنجاست. حتی وقتی شما بخوابید، آنجاست. اگر ما آن انرژی را برداشت نکنیم، هدر می رود.

طراحی محققان خواستار آنتن قابل کشش یا رکتنا است که می تواند انرژی الکترومغناطیسی را به جریان مستقیم تبدیل کند. چنگ گفت : شاید بتواند دستگاه را تأمین کند یا باتری را به عنوان منبع تغذیه شارژ کند.

از آنجا که این دستگاه به طیف گسترده ای از انرژی موجود دسترسی دارد، نتایج اولیه نشان می دهد که طراحی محققان حدود 10 تا 100 برابر بهتر از مدل های موجود است.

چنگ گفت: اگر ما فقط انرژی را با فرکانس واحد برداشت کنیم، مطمئناً مقدار انرژی مورد استفاده ما را به حداقل می رساند، اما با برداشت انرژی از طریق باند گسترده ای در اطراف دستگاه، این کارآیی را ترکیب می کند.

مسیرهای آینده: پاپ آپ و ارگانوئیدها

چنگ گفت: در آینده، این تیم به کار بر روی حسگرهای زیستی ادامه خواهد داد، اما آنها همچنین در مورد ادغام بالقوه زیست سنجها که بافت انسانی هستند، با ارگانوئیدها برای تقلید از عملکرد اندامهای طبیعی در حال تحقیق هستند.

چنگ گفت : می توان از ارگانوئیدها برای آزمایش پزشکی استفاده کرد.

وی ادامه داد: آزمایش حیوانات تقریباً در تحقیقات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد، اما آزمایش در ارگانوئیدها گزینه اخلاقی بسیار بهتری به ما می دهد.

چنگ افزود: طراحی موادی که می توانند شکل سه بعدی را به عهده بگیرند، یکی دیگر از زمینه های تحقیقات آینده برای این گروه است. این طرح های "پاپ آپ" می توانند به عنوان یک سطح مسطح در یک منطقه هدف قرار داده شوند، اما سپس به شکل 3 بعدی تشکیل شوند. از جمله این موارد می توان در برنامه های آینده در زمینه های بهداشت و پزشکی استفاده کرد.

زمان انتشار: دوشنبه ۴ فروردین ۱۳۹۹ - ۱۷:۴۸:۵۷

شناسه خبر: 86742

دیدگاه ها و نظرات :
نام کامل وارد شود
دقیق و صحیح وارد شود
لطفا فارسی و خوانا باشد
captcha
ارسال
اشتراک گذاری مطالب