В последнее время наблюдается существенный прогресс в разработке беспроводных датчиков, которым прогнозируют широкое применение в различных областях, в том числе и в медицине. Такие сенсоры как нельзя лучше подходят для мониторинга состояния пациента в режиме реального времени, не принося ему серьёзных неудобств.
До сих пор большинство медицинских датчиков, например, для измерения пульса или уровня кислорода в крови, были на жёсткой кремниевой основе, и одним из направлений развития в этой области является создание гибких одноразовых сенсоров. Последнее особенно важно с точки зрения гигиены человеческого тела.
Для решения этой проблемы хорошо подходит органическая электроника. Датчики на её основе могут быть очень тонкими, прозрачными, гибкими и при этом дешёвыми, чего не скажешь о кремниевых сенсорах.
Команда инженеров Токийского университета (University of Tokyo) под руководством профессоров Такаясу Сакураи (Takayasu Sakurai) и Такао Сомэя (Takao Someya) разработала первую в мире гибкую беспроводную органическую сенсорную систему.
В рамках международной конференции по интегральным схемам в Сан-Франциско (ISSCC) учёные продемонстрировали новые возможности при помощи прототипа датчика влажности, который был изготовлен так называемым "мокрым" методом, то есть нанесён на подложку из раствора по принципу струйной печати. Согласно пресс-релизу университета, большим достижением стала технология, позволяющая сенсору питаться и передавать информацию "по воздуху" с помощью органической интегральной схемы (ОИС). Для беспроводной передачи электроэнергии датчику впервые был использован метод электромагнитного резонанса. Тем же способом осуществляется и обратная передача данных на внешнее считывающее устройство.
Сама интегральная схема состоит из трёх основных блоков. Первый с помощью органических диодов методом электромагнитного резонанса получает извне и преобразует энергию. Второй блок представляет собой органический кольцевой генератор, частота колебаний в котором меняется в зависимости от сопротивления. Он передаёт данные об изменении сопротивления, которое в свою очередь вызвано изменением влажности, присутствием жидкости. Третий блок предохраняет устройство от электростатических разрядов, которые могут происходить при соприкосновении устройства с телом человека (для последнего не опасны).
Что касается применения сенсорной системы для измерения влажности, то для начала её предлагают использовать в подгузниках для детей, больных и пожилых людей. На сегодняшний день наиболее технологичный вариант этого предмета личной гигиены способен менять цвет по мере наполнения жидкостью. Но ухаживающий человек не узнает об этом, пока не разденет подопечного.
Новинка от японских инженеров даст возможность узнать о количестве влаги в подгузнике дистанционно и без раздевания, вероятно, при помощи светового или звукового сигнала на принимающем устройстве.
Основной принцип работы сенсора в дальнейшем можно будет использовать для контроля и других показателей, влияющих на электрическое сопротивление, например, температуры или давления. Помимо этого планируется создание варианта датчика, который можно будет закреплять прямо на теле как пластырь.
На данный момент прототип сенсора имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, он потребляет слишком много энергии и это делает его цену слишком высокой для массового производства. Во-вторых, приёмное устройство улавливает сигнал только с близкого расстояния (несколько сантиметров). На данный момент сокращение энергопотребления и увеличение дальности передачи сигнала являются приоритетными задачами для японских специалистов.
Команда надеется, что после доработки, их сенсорная система поступит в производство и будет стоить всего лишь несколько американских центов.
Также по теме:
Новые ползунки со встроенным компьютером проинформируют о состоянии младенца
Учёные создали материал, способный чувствовать прикосновения
Новая швейцарская микросхема легко оборачивается вокруг волоса
Создан быстрый прозрачный транзистор из дешёвых органических материалов
Учёные создали наклеиваемую гибкую солнечную батарею
Инженеры собрали самый гибкий транзистор на нанотрубках
Создан прозрачный гибкий проводник для складных телевизоров и смартфонов
