27.08.2022
Ключевая особенность новой плёнки (собственно, датчика и беспроводного коммуникатора поверхностных акустических волн) состоит в том, что нитрид галлия характеризуется яркими пьезоэлектрическими свойствами. Плёнка может как вырабатывать электрический сигнал в ответ на деформацию, так и совершать механические колебания в ответ на электрические импульсы. Дополнительно, для усиления электрического сигнала учёные придумали напылять на поверхность нитрида галлия тончайший слой золота. В итоге, толщина готовой пьезоэлектрической плёнки-датчика составила 250 нм. Это в 100 раз тоньше человеческого волоса.
Далее эти датчики можно, как пластырь, наклеивать на кожу или, как вариант, интегрировать в обтягивающую человеческое тело ткань. Чувствительности датчиков оказалось достаточно, чтобы фиксировать изменения в ритме сердцебиения человека, показывать динамику воздействия ультрафиолета на кожу, а также реагировать на соль и другие вещества в человеческом поте. Вибрации материала генерируют электрический сигнал, который может быть считан бесконтактным образом расположенным рядом приёмником (внутри смартфона, например). Иными словами, устройство может передавать сенсорную информацию по беспроводной связи без использования чипа или батареи.
При контакте с кожей (а в дальнейшем где-нибудь под кожей, почему нет? — примечание админа новостей) датчик генерирует собственную «резонансную» частоту вибраций. Одновременно, по законам пьезоэлектрики, эти вибрации преобразовываются в электрический сигнал, рисунок (частота) которого фиксируется беспроводным приемником для дальнейшего анализа. Любое изменение состояния кожи, например, ускорение сердечного ритма, повлияет на механические колебания датчика и электрический сигнал, который он автоматически передает на приемник. Точно также устройство реагирует на изменения в химическом составе пота (в дальнейшем: крови, лимфы и др. — примечание админа новостей). Меняя датчики биомаркеров, можно следить за широким спектром параметров состояния человека.
«Наше устройство может сделать систему очень легкой без использования чипов, которые потребляют много энергии», — говорит один из авторов исследования Джихван Ким, адъюнкт-профессор и руководитель исследовательской лаборатории Массачусетского технологического института (МИТ). — «Его можно надеть на тело, как повязку, и в сочетании с беспроводным приёмником на вашем мобильном телефоне вы сможете в режиме онлайн отслеживать свой пульс, потоотделение и другие биологические сигналы».
«Если есть какие-либо изменения в пульсе, или химические вещества в поте, или даже ультрафиолетовое облучение кожи, все эти действия могут изменить картину поверхностных акустических волн на плёнке нитрида галлия», — отметил соавтор исследования Йонин Ким, ранее первый исследователь в лаборатории МИТ, а ныне доцент Университета Цинциннати. — «Чувствительность нашей плёнки настолько высока, что она может обнаружить эти изменения».
Исследование возможностей новой технологии выполнялись при активном участии ещё одного соавтора — Джиен Хан, которая работает в корейской косметической компании AmorePacific. Эта инновационная компания помогала и помогает мотивировать текущую работу.
Тем временем, другие американские учёные нашли немного другое полезное применение для человеческого пота. Ознакомьтесь, чтобы понять, почему два разных по сути исследования, в перспективе, дополняя друг друга в носимой электронике, помогут человеку сохранять здоровье как можно дольше.
Учёные разработали беспрецедентно тонкий энергонезависимый датчик слежения за здоровьем человека
Группа американских учёных из Массачу́сетского технологи́ческого институ́та (МИТ) разработали прототип беспроводного, энергонезависимого и невероятно тонкого датчика без микросхем и источников питания. Благодаря этому разработка позволяет создавать совершенно незаметные и комфортно носимые датчики слежение за состоянием здоровья людей. Уникальность датчика состоит именно в этом: он совершенно не нуждаются в электропитании, в проводном подключении и не зависит от контроллеров/передатчиков.
Ключевая особенность новой плёнки (собственно, датчика и беспроводного коммуникатора поверхностных акустических волн) состоит в том, что нитрид галлия характеризуется яркими пьезоэлектрическими свойствами. Плёнка может как вырабатывать электрический сигнал в ответ на деформацию, так и совершать механические колебания в ответ на электрические импульсы. Дополнительно, для усиления электрического сигнала учёные придумали напылять на поверхность нитрида галлия тончайший слой золота. В итоге, толщина готовой пьезоэлектрической плёнки-датчика составила 250 нм. Это в 100 раз тоньше человеческого волоса.
Далее эти датчики можно, как пластырь, наклеивать на кожу или, как вариант, интегрировать в обтягивающую человеческое тело ткань. Чувствительности датчиков оказалось достаточно, чтобы фиксировать изменения в ритме сердцебиения человека, показывать динамику воздействия ультрафиолета на кожу, а также реагировать на соль и другие вещества в человеческом поте. Вибрации материала генерируют электрический сигнал, который может быть считан бесконтактным образом расположенным рядом приёмником (внутри смартфона, например). Иными словами, устройство может передавать сенсорную информацию по беспроводной связи без использования чипа или батареи.
При контакте с кожей (а в дальнейшем где-нибудь под кожей, почему нет? — примечание админа новостей) датчик генерирует собственную «резонансную» частоту вибраций. Одновременно, по законам пьезоэлектрики, эти вибрации преобразовываются в электрический сигнал, рисунок (частота) которого фиксируется беспроводным приемником для дальнейшего анализа. Любое изменение состояния кожи, например, ускорение сердечного ритма, повлияет на механические колебания датчика и электрический сигнал, который он автоматически передает на приемник. Точно также устройство реагирует на изменения в химическом составе пота (в дальнейшем: крови, лимфы и др. — примечание админа новостей). Меняя датчики биомаркеров, можно следить за широким спектром параметров состояния человека.
«Наше устройство может сделать систему очень легкой без использования чипов, которые потребляют много энергии», — говорит один из авторов исследования Джихван Ким, адъюнкт-профессор и руководитель исследовательской лаборатории Массачусетского технологического института (МИТ). — «Его можно надеть на тело, как повязку, и в сочетании с беспроводным приёмником на вашем мобильном телефоне вы сможете в режиме онлайн отслеживать свой пульс, потоотделение и другие биологические сигналы».
«Если есть какие-либо изменения в пульсе, или химические вещества в поте, или даже ультрафиолетовое облучение кожи, все эти действия могут изменить картину поверхностных акустических волн на плёнке нитрида галлия», — отметил соавтор исследования Йонин Ким, ранее первый исследователь в лаборатории МИТ, а ныне доцент Университета Цинциннати. — «Чувствительность нашей плёнки настолько высока, что она может обнаружить эти изменения».
Исследование возможностей новой технологии выполнялись при активном участии ещё одного соавтора — Джиен Хан, которая работает в корейской косметической компании AmorePacific. Эта инновационная компания помогала и помогает мотивировать текущую работу.
Тем временем, другие американские учёные нашли немного другое полезное применение для человеческого пота. Ознакомьтесь, чтобы понять, почему два разных по сути исследования, в перспективе, дополняя друг друга в носимой электронике, помогут человеку сохранять здоровье как можно дольше.