محققان دانشگاه آلاباما در هانتسویل (UAH) یک حسگر زیستی پوشیدنی طراحی کرده‌اند که روش جدیدی برای اندازه‌گیری فعال‌سازی عضلات انسان برای جلوگیری از آسیب‌های احتمالی و افزایش عملکرد ورزشی افراد ارائه می‌دهد. این طرح جدید حول محور نوع جدیدی از نانو ژنراتور تریبوالکتریک (TENG) ساخته شده است. TENG، انرژی مکانیکی یا حرارتی را به الکتریسیته برای استفاده در لوازم الکترونیکی پوشیدنی تبدیل میکند که هزینه ساخت آن نسبت به فناوری نانو سنتی کمتر است.
حسگر جدید UAH از مواد چسبنده برای برداشت نیرو با انتقال بار الکتریکی بین دو جسم در هنگام تماس یا لغزش با یکدیگر استفاده میکند. این موفقیت در مقاله منتشر شده در مجله شیمی مواد B به نویسندگی دکتر گانگ وانگ، دانشیار دانشکده مهندسی به تفصیل آمده است.
وانگ بیان میکند که حسگرهای زیستی پوشیدنی بینش‌های جدیدی را برای بهبود عملکرد و رفاه انسان ارائه می‌دهند. همچنین طراحی جدید حسگر زیستی سه‌الکتریک پوشیدنی آنها، از نوار اسکاچ و یک ورق پلی استر متالیز تشکیل شده است و هنگامی که فشار داده و رها می‌شود، می‌تواند حرکات انسان را که شامل آرنج، زانو، انگشت، چشم و فک می‌شود، تشخیص دهد. بعلاوه معتقد است این طراحی یک پیشرفت محسوب می‌شود زیرا این سنسور یک وسیله بدون منبع تغذیه خارجی، سبک وزن، کم هزینه و یکبار مصرف است.
دستگاه‌های پوشیدنی TENG فعلی برای نظارت بر بدن انسان تولید شده‌اند و از صدمات شدید بدن در بیماران و ورزشکاران جلوگیری می‌کنند، اما برای تولید به تخصص فناوری نانو و روش‌های تولید گران قیمت نیاز دارند. وانگ خاطرنشان میکند: “بیوسنسور ما فقط شامل مواد تجاری و یک طرح ساخت ساده در مقایسه با حسگرهای مبتنی بر TENG است. علاوه بر این، برای کار کردن نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارد.”
اندازه دستگاه‌های معمولی در مقایسه با دستگاه UAH، نسبتاً بزرگ است و پوست انسان باید به عنوان یک لایه تریبوالکتریک دیگر عمل کند، به این معنی که عملکرد حسی می‌تواند با تعریق یا سایر تغییرات در وضعیت پوست کاهش یابد. دستگاه UAH با استفاده از مواد “چسبنده” طراحی را ساده میکند و تجربه کاربری راحت تری را ارائه می‌دهد و می‌تواند حرکتی را که شامل حرکات درشت و ظریف است را تشخیص دهد.
وانگ می‌گوید: “ما چند ساعتی است که از سنسور در آزمایش آزمایشگاهی استفاده می‌کنیم. از آنجایی که بسیار مقرون به صرفه است، می‌توانیم به راحتی در صورت نیاز یک سنسور جدید اعمال کنیم. حسگر را می‌توان در هر نقطه از بدن که با حرکت پوستی القایی عضله ای که فعال می‌شود، قرار داد. برای مثال، حرکات مختلف زانو را می‌توان با تجزیه و تحلیل سیگنال های ولتاژ جمع آوری شده تشخیص داد.”
انقباض و شل شدن پوست در حین حرکت بدن، تماس و جدایی بین لایه های چسب پلی پروپیلن و اکریلیک را فعال میکند. بررسی‌ها برای تشخیص حرکات مختلف بدن، از جمله خم شدن آرنج، پروتوناسیون/سوپینیشن ساعد، خم شدن/کشش زانو، خم شدن/کشش بین فالانژیال پروگزیمال، پلک زدن چشم و موارد دیگر انجام شده است.
وانگ بیان میکند: “اختراع این دستگاه در نوامبر 2023 ثبت شد. “طبق تجربه ما، اعطای حق اختراع ما پس از بررسی بیش از یک سال طول می کشد.”
منبع خبر: https://medicalxpress.com/news/2024-01-wearable-biosensor-athletic-physical-health.html
بدون دیدگاه