Dla producentów smartwatchy i sensorów telemetrycznych pot od zawsze był problemem konstrukcyjnym.
Wilgoć pod kopertą zegarka rozprasza wiązkę diod optycznych, a na tradycyjnych elektrodach EKG gwałtownie zmienia impedancję kontaktu ze skórą i generuje trudne do odfiltrowania artefakty ruchowe. Zespół inżynierów z Qilu University of Technology odwrócił tę logikę. Zamiast walczyć z fizjologią, stworzył elektroniczną skórę, która zaczyna działać z pełną stabilnością dopiero wtedy, gdy użytkownik się spoci.
Jedwab i nanodruty cieńsze od ludzkiego włosa
W publikacji na łamach Advanced Functional Materials zespół prof. Xiu Liang (we współpracy z City University of Hong Kong) zaprezentował elastyczny plaster o grubości mniejszej od ludzkiego włosa. Konstrukcja opiera się na dwuwarstwowym kompozycie z fibroiny jedwabnej oraz srebrnych nanodrutów.
Kluczową rolę odgrywa tu zachowanie naturalnego białka jedwabiu. W kontakcie z wilgocią pęcznieje ono w czasie krótszym niż 10 sekund, pochłaniając ponad 600% swojej masy w wodzie.
Zamiast odklejać się od mokrego ciała, spęczniały jedwab tworzy mikroskopijną sieć kapilarną, która dosłownie przysysa sensor do naskórka, znacznie redukując podatność na przesunięcia. Jednocześnie wierzchnia warstwa ze srebra ogranicza namnażanie groźnych bakterii (m.in. gronkowca złocistego i E. coli) o około 50%.
EKG na żywo i technologiczna pułapka spektroskopii
W przeciwieństwie do wielu czysto akademickich konceptów, nowy materiał sprawdzono w działaniu. Elektrody wykonane z jedwabno-srebrnego kompozytu, połączone z przenośnym modułem 12-odprowadzeniowego EKG, pozwoliły rejestrować stabilny sygnał pracy serca choćby podczas intensywnego ruchu, przesyłając wykres bezpośrednio do aplikacji na telefonie. Im intensywniej pracowały gruczoły potowe, tym lepszy i stabilniejszy stawał się kontakt elektryczny nanodrutów z ciałem.
Drugim elementem jest analiza biochemiczna. Plaster działa jako podłoże do powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii Ramana (SERS). Nanodruty srebra tworzą plazmoniczne punkty detekcji wychwytujące cząsteczki kwasu moczowego oraz mocznika bezpośrednio z potu.
Nie oznacza to jednak, iż miniaturowy plasterek przesyła analizę biochemiczną do telefonu. SERS to metoda optyczna – precyzyjny odczyt stężenia biomarkerów uwięzionych w podłożu przez cały czas wymaga oświetlenia sensora zewnętrzną wiązką lasera i pomiaru widma przez spektrometr.
Wykryć Parkinsona, zanim pojawią się objawy
Najbardziej intrygujący potencjał diagnostyczny nowego materiału wiąże się z neurodegeneracją. Badacze wskazują, iż pot może stać się bezinwazyjnym źródłem alfa-synukleiny. Ciągłe monitorowanie tego biomarkera mogłoby w przyszłości pozwolić na zidentyfikowanie ryzyka rozwoju choroby Parkinsona na 5 do 10 lat przed wystąpieniem pierwszych objawów klinicznych.
Zanim jednak jedwabny kompozyt wyjdzie poza fazę laboratoryjną, inżynierowie muszą rozwiązać kwestię powtarzalności produkcji nanokompozytów na większą skalę oraz skalibrować odczyty pod kątem zróżnicowanej diety, typów skóry i klimatu. Niemniej udowodnienie, iż pot w elektronice noszonej może być medium transmisyjnym zamiast uciążliwym zakłóceniem, wyznacza zupełnie nowy kierunek w projektowaniu czujników biomedycznych.
Odpinany tyłek z własnym mózgiem i szczęki z „bio-metalu”. Inżynierowie uczą się od morskich robaków
Jeśli artykuł Im bardziej się pocisz, tym lepiej działa. Ta e-skóra potrzebuje wilgoci, by precyzyjnie mierzyć EKG nie wygląda prawidłowo w Twoim czytniku RSS, to zobacz go na iMagazine.
