'e-Skin' izay maka tahaka ny hoditra biolojika sy ny asany

Ny fahitana karazana “hoditra elektronika” vaovao mora mora manasitrana, manasitrana tena ary azo averina tanteraka amin'ny fanaraha-maso ara-pahasalamana, robotika, prosthetika ary fitaovana biomedical nohatsaraina.

Fampianarana navoaka tao Fandrosoana Siansa dia mampiseho hoditra elektronika vaovao (na e-hoditra tsotra fotsiny) izay manana fananana marobe ao anatin'izany ny fahaleovan-tena, ny fahasitranan-tena ary ny fanodinana tanteraka raha oharina amin'ny olombelona. hoditra¹.Ny hoditra, taova lehibe indrindra eto amintsika, no fonon-nofo raha jerena avy any ivelany. Ny hoditsika dia taova maro samihafa izay miasa ho toy ny ampinga tsy tantera-drano, miaro ary miaro ny vatantsika amin'ny loza isan-karazany ivelany na anton-javatra toy ny masoandro manimba. Ny sasany amin'ireo asan'ny hoditra dia ny fandrindrana ny hafanan'ny vatana, ny fiarovana ny vatana amin'ny fidiran'ny akora misy poizina ary koa ny famoahana akora misy poizina (miaraka amin'ny hatsembohana), ny fanohanana ara-mekanika sy ny immunologique ary ny famokarana ny zava-dehibe indrindra. vitamin D izay tena zava-dehibe ho an'ny taolanay. Ny hoditra koa dia sensor lehibe misy nerveuse ampy hifandraisana avy hatrany amin'ny atidoha.

Ny mpikaroka eran-tany dia niasa tamin'ny famolavolana karazana sy habe samihafa amin'ny 'wearable' e-hoditra' miaraka amin'ny tanjona hanandrana haka tahaka biolojika hoditra sy ny asany isan-karazany. Tena ilaina ny fitaovana malefaka sy mivelatra ho an'ny fampifangaroana tsy misy dikany amin'ny hoditry ny olombelona malefaka sy curvilinear. Nanoscale (10^-9m) Ny fitaovana dia afaka manome ny fahaiza-manao mekanika sy elektrika ilaina manolo ny silisiôma henjana izay efa nampiasaina taloha. Ny ekipa notarihin'ny Dr. Jianliang Xiao ao amin'ny Oniversiten'i Colorado, Boulder, Etazonia dia nahavita nanamboatra hoditra elektronika artifisialy (e-skin) miaraka amin'ny tanjona handikana ny fikasihan'ny hoditry ny olombelona amin'ny robots sy prosthetika. Ity andrana ity dia mankany amin'ny fananana teknolojia "azo ampiasaina" amin'ny ho avy izay mety hanana hery sy lanjany lehibe amin'ny sehatry ny fitsaboana, siantifika ary injeniera.

E-hoditra: manasitrana tena ary azo averina

E-hoditra dia fitaovana manify, mangarahara manana a tantara karazana tambajotra polymère dynamique mifamatotra covalent, antsoina hoe polyimine, izay nofonosina tamin'ny nanoparticles volafotsy mba hanatsarana ny tanjaky ny mekanika, ny fitoniana simika ary ny conductivity elektrika. Ity e-skin ity koa dia misy sensor mipetaka ao anatiny mba handrefesana ny tsindry, ny mari-pana, ny hamandoana ary ny fikorianan'ny rivotra. Ity e-hoditra ity dia heverina ho miavaka satria nampidirina amin'ny endri-javatra maro izay mahatonga azy ho tahaka ny hoditry ny olombelona. Tena mora levona izy io ary azo apetraka mora amin'ny faritra miolakolaka (ohatra ny sandry sy ny tongotr'olombelona, ​​ny tanana robotika) amin'ny alalan'ny fampiasana hafanana sy fanerena antonony aminy nefa tsy misy adin-tsaina be loatra. Manana toetra mahasitrana tena mahagaga izy io, ka rehefa tapaka na fahasimbana nateraky ny toe-javatra ivelany, ny e-hoditra dia mamerina ny fatorana simika eo amin'ny andaniny roa misaraka amin'ny famerenana ny matrice ho an'ny fiasa mety aminy ary miverina amin'ny toetrany nifatotra tany am-boalohany.

Raha toa ka lasa tsy azo ampiasaina intsony ity e-skin ity noho ny toe-javatra rehetra, dia azo averina tanteraka ary avadika ho e-skin vaovao amin'ny alàlan'ny fametrahana azy ao anaty vahaolana fanodinana izay "manalefaka" ny fitaovana e-skin efa misy ary mamadika azy ho " vaovao” e-skin. Ity vahaolana fanodinana ity - fifangaroan'ny akora simika telo azo amidy amin'ny ethanol - dia manimba ny polymère sy ny nanopartikely volafotsy milentika any amin'ny faran'ny vahaolana. Ireo polymère simba ireo dia azo ampiasaina indray mba hanamboarana e-hoditra vaovao. Ity fanasitranana sy famerenana amin'ny laoniny ity izay azo tratrarina amin'ny mari-pana amin'ny efitrano dia noho ny fatorana simika amin'ny polymère ampiasaina. Ny tombony amin'ny tamba-jotra polymère an'ny polyimine dia ny azo averina ary azo simbaina sy averina tsy mitovy amin'ny ankamaroan'ny fitaovana thermostat mahazatra izay tsy azo amboarina na averina na averina na averina noho ny fatorana tsy azo ovaina ao anatin'ny tambajotra polymeric mifamatotra. Izy io dia matanjaka kokoa noho ny hoditry ny olombelona ary azo ampiasaina ho fanatsarana azy fa tsy fanoloana. Mahafinaritra ihany koa ny mikitika sy mahatsapa saika mitovy amin'ny hoditra tena izy izay mety hahatonga azy ho saron-tava amin'ny ho avy, toy ny fitaovana elektronika.

Ny e-hoditra sariaka sy mora vidy dia nankasitrahana ary ny e-hoditra toy izany dia mety hampihena be ny fako elektronika sy ny fiantraikany amin'ny tontolo iainana ary mety ho azo ampiasaina sy malaza amin'ny mpanamboatra amin'ny sehatra samihafa. Na dia mety ho toa lavitra aza izany amin'izao fotoana izao, ity teknolojia fampiasa indray ity dia azo ampiharina amin'ny fitaovana elektronika taloha ihany koa. Raha ny marina, ireo mpanara-maso ara-pahasalamana sy mpanara-maso ara-pahasalamana amin'izao fotoana izao dia efa simba dia manampy amin'ny fitomboan'ny olana mifandraika amin'ny tontolo iainana mifandray amin'ny e-fako. Ny e-hoditra dia azo anaovana eo amin'ny tendantsika na eo amin'ny hato-tanana ary mety ho toy ny fitaovana azo ampiasaina na tombokavatsa vonjimaika izany ary isaky ny simba dia azo averina ampiasaina sy ampiasaina indray. Koa satria ny e-skin dia malefaka, dia azo miforitra sy miolikolika ary azo amboarina araka ny tokony ho izy. Ny teknolojia dia manokatra lalana ho an'ny manan-tsaina Robotics izay misy hoditra elektronika mahafinaritra sy mahafa-po toy izany dia azo fonosina manodidina ny vatan'ny robot na rantsana artifisialy. Raha hazavaina bebe kokoa, ny sandry na tongotra prosthetika izay mifono amin'ity hoditra elektronika ity dia ahafahan'ny mpitafy mamaly ny fiovan'ny mari-pana sy ny tsindry noho ny sensor maro tafiditra ao anatiny. Ny sandry na tongotra robotika misy e-hoditra toy izany dia mety hahatonga ny robot ho mora kokoa amin'ny olombelona ary ho azo antoka sy azo antoka kokoa. Ohatra, ny e-hoditra dia azo apetraka manokana amin'ny robot mitantana zazakely na zokiolona marefo ary noho izany dia tsy hampihatra hery be loatra ny robot. Ny fampiharana iray hafa amin'ny e-skin dia mety ho any amin'ny tontolo mampidi-doza na asa mampidi-doza. Azo inoana fa ity teknolojia ity dia azo ampiasaina amin'ny bokotra virtoaly, fanaraha-maso na varavarana izay ahafahana miasa tsy misy fifandraisana ara-batana amin'ny olombelona, ​​​​ohatra amin'ny indostrian'ny fipoahana na asa mampidi-doza hafa, ary noho izany dia mety hampihena ny vintana ity e-hoditra ity. ny ratram-po rehetra.

Manampy fampisehoana amin'ny e-skin

Nisy ekipa mpikaroka ao amin'ny Oniversiten'i Tokyo nanampy fampisehoana vao haingana²(micro-LED) mankany amin'ny tady e-hoditra amin'ny endriny faran'izay manify mba ahafahana mampiseho famantarana isan-karazany amin'ny fanaraha-maso ara-pahasalamana amin'ny fotoana tena izy (ohatra ny fandrefesana ny haavon'ny glucose amin'ny olona voan'ny diabeta na ny onjam-peo mihetsika amin'ny electrocardiograma fo. marary). Ireo paty ireo dia manana tariby azo esorina ary noho izany dia afaka miforitra na mihinjitra hatramin'ny 45 isan-jato arakaraka ny fihetsiky ny mpampiasa. Ireo dia heverina ho manana endrika malefaka sy maharitra indrindra tato ho ato. Ny fandatsahan'ny selan'ny hoditry ny olombelona dia mety hidika fa mety hianjera ilay paty rehefa afaka andro vitsivitsy saingy azo atao tsara izany.

Ity fanadihadiana, notarihin'ny Profesora Takao Someya ity dia milaza fa ny fampiratiana toy izany dia azo ampiasaina amin'ny farany mba ahafahana mamaky sy mampita vaovao momba ny fitsaboana amin'ny fomba milamina sy mora tsy ho an'ny marary ihany fa ho an'ny mpianakavy, mpanome fikarakarana ary matihanina ara-pahasalamana na mivantana na eny fa na dia amin'ny olona aza. lavitra. Hahazo hafatra koa izy io. Ny mpikaroka dia mikendry ny hanatsara bebe kokoa ny fahamendrehan'ny patch, hahatonga azy ho lafo kokoa ary hampitombo ny famokarana ho an'ny faritra midadasika kokoa manerana izao tontolo izao. Ny tanjon'izy ireo dia ny handefa ity fitaovana ity eny an-tsena amin'ny faran'ny taona 2020.

Fanamby mialoha

Ny fivoaran'ny e-skin dia fikarohana vaovao tena mampientam-po, na izany aza, ny iray amin'ireo toetra fototra ananantsika - ny fahaiza-manaony sy ny fahaiza-mihenjana - dia mbola tsy vitan'ny e-skin. Ny e-hoditra dia malefaka fa tsy mienjana toy ny hoditry ny olombelona. Araka ny filazan'ny mpanoratra dia tsy dia mora azo averina ihany koa ny fitaovana. Ny fihenan'ny kely amin'ny fandrefesana ankapobeny amin'ny fitaovana e-hoditra nohavaozina dia hita raha oharina amin'ny maody vaovao, mila dinihina tanteraka amin'ny fikarohana fanampiny izany. Ny sahan'andriamby ampiasain'ny e-skins dia avo ihany koa ary mila ahena. Amin'izao fotoana izao, ny fitaovana dia avy amin'ny loharano ivelany izay tena tsy azo ampiharina, fa tokony ho azo atao ny manana rechargeable, bateria kely mba hampandeha ny fitaovana. Dr.Xiao sy ny ekipany dia maniry ny hanatsara ity vokatra ity sy hanatsara ny vahaolana amin'ny scaling mba farafaharatsiny ny sakana ara-toekarena dia tokony ho mora kokoa ny manamboatra sy mametraka amin'ny robots na prosthetics na fitaovana ara-pitsaboana na zavatra hafa.

***

Source (s)

1. Zou Z et al. 2018. Hoditra elektrônika azo sitrana, azo averina tanteraka ary mora mora azo avy amin'ny nanocomposite thermoset dynamic covalent. Fandrosoana Siansa. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq0508

2. Someya T. 2018. Fanaraha-maso ara-pahasalamana tsy tapaka miaraka amin'ny sensor ultraflexible amin'ny hoditra. AAAS Annual Meeting Symposium, Austin, Texas, Febroary 17, 2018. https://aaas.confex.com/aaas/2018/meetingapp.cgi/Paper/20827

3. Yokota T. et al. Hoditra fotonika organika ultraflexible. FAHASALAMANA. 15 Aprily 2016. Vol 2, Laharana 4. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.1501856

***