Ηλεκτρονικό δέρμα «ζει» από τον ιδρώτα

ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΥΓΕΙΑΣ

Ένα ηλεκτρονικό δέρμα που τροφοδοτείται με ενέργεια από τον ιδρώτα και μπορεί να παρακολουθεί την κατάσταση της υγείας, αλλά και να λειτουργεί ως interface για την αλληλεπίδραση μεταξύ ανθρώπων και μηχανών, ανέπτυξαν ερευνητές του Caltech.

To εν λόγω e-skin αναπτύχθηκε από τον Γουέι Γκάο, επίκουρο καθηγητή, και εφαρμόζεται απευθείας πάνω στο δέρμα του χρήστη. Είναι φτιαγμένο από μαλακό, εύκαμπτο ελαστικό, και μπορεί να εξοπλιστεί με αισθητήρες που παρακολουθούν πληροφορίες και ενδείξεις όπως ο χτύπος της καρδιάς, η θερμοκρασία του σώματος, τα επίπεδα των σακχάρων του αίματος και υποπροϊόντα μεταβολισμού- ακόμη και τα σήματα των νεύρων που ελέγχουν τους μύες. Για να τα κάνει αυτά, δεν χρειάζεται μπαταρία, καθώς λειτουργεί πλήρως με κυψέλες βιοκαυσίμου- που δεν είναι άλλο από τον ιδρώτα. «Μία από τις μεγάλες προκλήσεις με τέτοιου είδους wearable συσκευές είναι το θέμα της ενέργειας» λέει ο Γκάο. «Πολλοί χρησιμοποιούν μπαταρίες, αλλά αυτό δεν είναι και πολύ βιώσιμο. Κάποιοι δοκίμασαν να χρησιμοποιήσουν ηλιακές κυψέλες ή να συλλέξουν την ενέργεια της ανθρώπινης κίνησης, αλλά θέλαμε να ξέρουμε, “μπορούμε να πάρουμε επαρκή ενέργεια από τον ιδρώτα για να τροφοδοτούμε με ενέργεια τα wearables; Και η απάντηση ήταν ναι».
Ο Γκάο εξηγεί πως ο ανθρώπινος ιδρώτας περιέχει πολύ υψηλά επίπεδα γαλακτικού οξέος, που παράγεται από τους μύες κατά τη διάρκεια της άσκησης. Οι κυψέλες καυσίμου που βρίσκονται στο e-skin το απορροφούν και το συνδυάζουν με οξυγόνο από την ατμόσφαιρα, παράγοντας νερό και πυροσταφυλικό οξύ, άλλο ένα υποπροϊόν του μεταβολισμού.
Καθώς λειτουργούν, οι κυψέλες βιοκαυσίμου παράγουν αρκετό ηλεκτρισμό για την τροφοδοσία αισθητήρων και μιας Bluetooth συσκευής παρόμοιας με αυτές που συνδέουν τηλέφωνα με ηχοσυστήματα αυτοκινήτων, επιτρέποντας στο e-skin να μεταδίδει δεδομένα από τους αισθητήρες του ασύρματα.
«Αν και το near-field communication αποτελεί κοινή προσέγγιση για πολλά συστήματα e-skin, μπορεί να χρησιμοποιείται μόνο σε μικρές αποστάσεις» λέει ο Γκάο. «Η επικοινωνία με Bluetooth καταναλώνει περισσότερη ενέργεια αλλά είναι μια πιο ελκυστική προσέγγιση, με εκτεταμένη συνδεσιμότητα, για πρακτικές ιατρικές και ρομποτικές εφαρμογές».
Οι κυψέλες βιοκαυσίμου αποτελούνται από νανοσωλήνες άνθρακα με έναν καταλύτη πλατίνας/ κοβαλτίου και ένα συνθετικό πλέγμα που κρατά ένα ένζυμο το οποίο διασπά το γαλακτικό οξύ. Μπορούν να έχουν συνεχή και σταθερή παραγωγή ενέργειας (αρκετά milliwatts ανά τετραγωνικό εκατοστό) επί σειρά ημερών χάρη στον ανθρώπινο ιδρώτα.
Σύμφωνα με τον Γκάο, το σχέδιο είναι να αναπτυχθεί μια σειρά αισθητήρων που μπορούν να ενσωματωθούν στο e-skin έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιείται για πολλαπλούς σκοπούς. «Θέλουμε αυτό το σύστημα να αποτελέσει πλατφόρμα. Επιπρόσθετα σε wearable βιοαισθητήρα, αυτό μπορεί να είναι ένα interface ανθρώπου- μηχανής. Οι ζωτικές ενδείξεις και οι μοριακές πληροφορίες που συλλέγονται με αυτήν την πλατφόρμα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση προσθετικών νέας γενιάς».
Το σχετικό επιστημονικό άρθρο δημοσιεύτηκε στο Science Robot.