Second Skins su nosivi uređaji budućnosti
Fleksibilne elektronske kože mogu se koristiti za merenje krvnog pritiska, temperature i nivoa kiseonika korisnika u realnom vremenu, pomažući u dijagnozi i zdravstvenoj zaštiti.
Za ljude koji nose veštačke udove, osećaj dodira bi nemerljivo poboljšao kvalitet njihovog života
KOŽA JE najveći organ u našem telu, a ujedno i najsloženiji. Pogledajte ga pod mikroskopom i videćete hiljade nervnih završetaka koji drže mozak povezanim sa spoljnim svetom i omogućavaju nam da osetimo dodir, pritisak i bol. Ali kada Dženan Bao pogleda u to, vidi nešto drugo. Za Baoa, hemijskog inženjera fokusiranu na pravljenje polimera, koža nije samo čulni organ, već i materijal. Onaj koji je, po njenim rečima, fleksibilan, ali i rastegljiv, samolečiv i biorazgradiv. Bao radi na polju elektronske kože u nastajanju i postavila je za svoju misiju da ponovo stvori mnoge funkcije ljudske kože za upotrebu u protetici i robotici. Za ljude koji nose veštačke udove, osećaj dodira bi nemerljivo poboljšao kvalitet njihovog života – omogućavajući im da razlikuju meko od tvrdog i da primete opasno oštro ili vrelo pre nego što mogu da naprave bilo kakvu štetu. Kada se Bao pridružila Univerzitetu Stanford 2004. godine, nekoliko istraživača je radilo na fleksibilnim senzorima koji bi mogli da se omotaju oko veštačke ruke da bi oponašali osećaj dodira, a Baoovo prethodno iskustvo sa fleksibilnim ekranima se pokazalo korisnim. Do 2010. godine, Bao i njene kolege razvile su fleksibilan senzor toliko osetljiv da je mogao da detektuje dodir leptira koji sleće.
„Naša trenutna elektronika je veoma kruta, lomljiva i glomazna“, kaže Bao. „Ali ako možemo da ih sve učinimo poput kože, onda to potencijalno može u potpunosti promeniti način na koji ljudi komuniciraju i komuniciraju sa elektronikom. Naša koža, koja čini prirodnu zaštitnu barijeru od životne sredine, takođe može poslužiti kao interfejs između ljudi i uređaja”.
Pored robotike i proteza, Bao vidi potencijalne aplikacije za elektronsku kožu, ili e-skin, u oblasti nosivih uređaja. Zamislite uređaj koji se nosi na telu kao druga koža i koristi senzore za precizno merenje krvnog pritiska, temperature ili nivoa glukoze i kiseonika u realnom vremenu. Jedan pronalazak koji dolazi iz Baove istraživačke laboratorije na Stanfordu mogao bi biti proizveden i klinički testiran u narednih nekoliko godina. Startup iz Silicijumske doline PirAmes, čiji je Bao suosnivač, razvija mekanu traku koja se obavija oko zgloba ili stopala i mogla bi da se koristi za praćenje krvnog pritiska prevremeno rođenih beba u jedinicama intenzivne nege. Dizajniran je da neprekidno beleži protok krvi kao što to obično radi arterijska linija, bez potrebe za iglama koje nose rizik od infekcije, oštećenja tkiva i nerava. Traka se zatim bežično uparuje sa tabletom za praćenje promena krvnog pritiska u realnom vremenu.
Za takve primene, elektronika mora biti rastegljiva i fleksibilna od samog početka. Baoov tim istraživača je zauzeo molekularni pristup dizajniranju organskih polimera imajući to na umu. Polimer je veliki molekul koji se sastoji od mnogo ponavljajućih monomera povezanih zajedno poput dugačkog lanca spajalica. Promenom strukture ovih monomera, istraživači mogu učiniti materijal rastegljivim i oblikovati ga tako da se uklapa u ili čak unutar ljudskog tela. Bao već nekoliko godina radi na elektronici „inspirisanoj kožom“. Od 2018. godine radi kao predsedavajuća Stenfordovog odeljenja za hemijsko inženjerstvo, a osnovala je i vodi Stenfordsku inicijativu za nosivu elektroniku (eWEAR), univerzitetski program koji okuplja naučnike koji rade na materijalima, elektronici, sistemima, podacima i medicinskim naukama i povezuje ih sa industrijom.
Sama Bao već ima više od 100 patenata, uključujući i jedan za senzor za detekciju leptira. Bao i njene kolege sa Stanforda takođe rade na polimernim materijalima za ekrane koji se mogu rastegnuti, savijati, pa čak i raspasti. U martu 2022. godine, nakon više od tri godine rada, objavili su u časopisu Nature dokaz principa za polimer koji emituje svetlost koji sija kao filament u sijalici. Istraživači su pokazali da se njihov uređaj može nositi na zglobu prsta i rastegnuti do dvostruke dužine bez kidanja. „Ovo je rastezljiva verzija, koja može da se deformiše i promeni oblik“, kaže Bao. Prototip može da prikaže samo statičnu sliku niske rezolucije, ali bi mogao da postavi osnovu za buduću elektroniku koja se nosi na telu i koja meri i prikazuje vitalne znake. Postoji mnogo potencijalnih primena za elektronsku kožu, kaže Bao. Ali put do komercijalizacije je dug. Ipak, ona je vođena idejom o razvoju elektronike koja bi dugoročno mogla da koristi medicinskoj dijagnozi i zdravstvenoj zaštiti – bilo u obliku protetike, nosivih uređaja ili čak implantabilnih uređaja. Njena pažnja je takođe usmerena na male korake i uspehe njenog istraživačkog tima u razvoju pojedinačnih građevinskih blokova: senzora, kola i fleksibilnih, rastezljivih i biorazgradivih materijala koji ih čine.
Izvor: Wired
