E-skin: зачем человеку электронная кожа
Кожа — это орган, который во многом отвечает за нашу способность контактировать с окружающим миром. Он достаточно чувствителен, чтобы замечать ничтожную разницу температур и уровней влажности поверхности, и в то же самое время надежно защищает наше тело от механических повреждений. Способность кожи к относительно быстрой регенерации — залог того, что наши внутренние органы останутся в целости и сохранности. За последние годы многие команды инженеров и ученых пытались разработать электронный аналог кожи (т. н. e-skin), который не уступал бы оригиналу — и оптимальное сочетание чувствительности и надежности всегда становилось основной проблемой.
Недавно исследовательская группа из Университета Колорадо в Боулдере (UC Boulder) попытались создать новый тип e-skin. В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances , исследователи UC Boulder описывают электронную кожу, которая является мягкой и при этом долговечной. По факту, это апгрейд предыдущих версий e-skin, которые оказались не слишком надежными.
Диаграмма электронной кожи UC Boulder показывает, как датчики температуры и давления обеспечивают чувствительность, а также демонстрирует два способа самостоятельной регенерации кожи в случае повреждения:
Соавтор исследования Вей Чжан (Wei Zhang) в интервью Live Science заявил, что «это изобретение даже лучше человеческой кожи». Чжонлин Сяо (Jianliang Xiao), преподаватель механики машиностроения UC Boulder, также отметил, что уникальная химическая связь полииминов позволяет e-skin не только самовосстанавливаться, но и использоваться повторно при комнатных температурах. Это хорошо как с экономической, так и с экологической точек зрения.
Для чего человеку нужна электронная кожа? Ученые предполагают, что на ее основе можно будет создавать импланты, которые упростят подключение пользователя к различным интерфейсам. Несложно представить себе будущее, когда вживленный в синтетическую кожу чип работает как своего рода смарт-устройство. Также подобный гаджет может пригодиться в медицине, в частности — для создания сложных протезов, которые вернут пациенту чувствительность и будут практически неотличимы от «родных» конечностей.
Изобретена электронная кожа – индикатор человеческого здоровья
Европейские ученые разработали уникальную наклейку, наносимую на человеческую кожу, которая способна следить за здоровьем ее обладателя. Наклейка сразу же получила официальное название «эпидермальной электронной системы». С этой новостью выступили ученые-исследователи из Иллинойского университета.
Специалисты поделились секретом изобретенного ноу-хау. Уникальная наклейка представляет собой электронную микросхему с очень тонкими нитями кремния. В то время как тончайшая микросхема находится на коже человека, наклейка регистрирует специальные сигналы, подаваемые сердцем, мозгом и скелетными мышцами. Электронная татуировка совсем не требует затратного количества энергии, ведь она может питаться от солнечного коллектора или электромагнитных волн. Ученые планируют в дальнейшем доработать индикатор здоровья, чтобы полученные данные о состоянии организма отправлялись на внешние устройства по беспроводным каналам связи.
Ученые утверждают, что усовершенствованная модель сможет отправлять данные о здоровье пациента, а также воздействовать на мышечные ткани человека, способствуя восстановлению утраченных функций организма.
Константин Моканов: магистр фармации и профессиональный медицинский переводчик
Австрийские физики из университета Иоганна Кеплера под руководством Мартина Кальтенбруннера разработали фотоэлемент из органики, толщиной в несколько микрометров. Была создана уникальная технология, способная создавать сверхтонкие и очень гибкие фотоэлементы из органических материалов и лавсановой п.
Магнитный плащ-невидимку изобрели физики из Европы. Теперь человек может наконец-то осуществить свою мечту – стать полностью невидимым. Испанские исследователи, изучающие теорию «невидимости», смогли произвести верхний слой, позволяющий скрыть объект от световых, звуковых и вибрационных волн.
Ученые создали электронную кожу
Американские ученые представили электронную кожу – устройство, которое обладает способностью к восстановлению после повреждений. При этом после растворения в этаноле кожа может быть воссоздана заново, сообщает журнал Science Advances. Инженеры полагают, что переработка выгодна в равной степени с экономической и экологической точки зрения.
Устройство имеет вид тонкого полупрозрачного материала, обладающего способностью имитировать функции и свойства биологической кожи. Потенциально с его помощью можно будет не только отслеживать физиологические показатели организма, но и расширять возможности тела. Сегодня разработка накожной электроники в приоритете у многих лабораторий, однако, вся она подлежит лишь частичной переработке. При массовом производстве отходы только увеличатся, что в будущем негативно скажется на экологии.
Чудо-устройство, разработанное группой ученых из Университета Колорадо под руководством Жанань Цзоу, обладает способностью к «заживлению» и может быть полностью утилизировано. Изобретение основано на материале полиимине (polyimine), который получают путем смешения с этанолом диэтилентриамина, терефтальальдегида и трис(2-аминоэтил)амина.
Электронная кожа имеет вид полииминовой подложки, в которую включены сенсоры измерения показателей влажности, температуры, давления. Также датчики содержат частицы серебра для обеспечения их механической прочности и электропроводности.
В случае повреждения устройства для восстановления химических связей между датчиками достаточно нанести полиимин в место разрыва. При температуре 20-30 °С «рана» затянется за полчаса, и всего за 10 минут при нагреве до 80 °С и повышении давления до 8,5 кПа. Если электронные схемы испорчены окончательно, материал можно растворить в этаноле. В результате полимеры расщепятся на мономеры (составные молекулы полимеров) и олигомеры, которые можно использовать для производства новых экземпляров, а наночастицы серебра опустятся на дно.
В будущем людей будет невозможно отличить от киборгов на первый взгляд
Кожа обладает достаточной гибкостью, которая позволяет ей совмещаться с изогнутыми поверхностями. Конечно, устройство уступает человеческой коже по эластичности, но может удобно крепиться к любой части тела. И не только человека, но и робота. Во всяком случае, именно о применении изобретения в робототехнике ученые задумываются в первую очередь.
«Представим, вы хотите, чтобы за вашим малышом ухаживал робот», — комментирует Вэй Чжан, доцент кафедры химии и биохимии в Университете Колорадо. — «Электронная кожа может быть встроена в пальцы робота, чтобы машина смогла чувствовать силу давления на тело ребенка. Основная идея заключается в том, чтобы искусственная кожа в точности имитировала функции биологической кожи».
Сегодня концепция накожной электроники становится все более популярной. Ученые уже сумели создать эластичные дисплеи, аккумуляторы и интерфейсы. При этом создание таких устройств существенно упрощается благодаря использованию 3D-принтеров.
ФОТО: Колорадский университет в Боулдере;Comfreak/pixabay
16 изобретений, идеи которых люди позаимствовали у животных
Ребята, мы вкладываем душу в AdMe.ru. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте
Люди веками наблюдают за чудесами природы и черпают идеи для собственных изобретений. Так даже появилась отдельная наука — бионика, и ее подраздел — биомиметика, в основе которой лежит принцип заимствования у животных идей и основных элементов для новых технологий.
AdMe.ru подготовил для вас подборку интересных изобретений человечества, прообразом которых стали животные.
Светоотражающая разметка, выдвижные лезвия и кошки
Кошка стала настоящей музой для англичанина Перси Шоу. Как-то раз он обратил внимание на то, как автомобильные фары отражаются в кошачьих глазах, тогда он и придумал первые дорожные отражатели, которые сейчас можно встретить повсюду.
Ученый Бернар Куртуа терпел неудачи в выделении вещества из водорослей, пока кошка не разбила колбы. Содержимое перемешалось, пошла реакция, ее результатом стали коричневые кристаллы. Их впоследствии назвали йодом.
А как ловко кошка обращается со своими когтями! Она может их выпустить и вернуть в мягкие «ножны», оставить острыми или «смягчить», чтобы не нанести никому вреда. Не это ли вдохновило создателей перочинных ножей?
Свет и биолюминесценция
Задолго до изобретения человеком свечей и ночных огней многие животные и даже некоторые виды грибов использовали биолюминесценцию. И пока одни ученые пытаются найти возможность ее применения в современном мире, другие сфокусировались на светлячках и уже достигли успехов.
Им удалось воссоздать свет, который излучают органы свечения этих чудо-насекомых. Полученный светодиод на 55 % ярче оригинала.
Звукоизоляция и совы
Как приятно иногда посидеть в тишине, и хорошо, что существуют звукоизолированные помещения, а спасибо мы за это должны сказать совам. Правда, они используют эту особенность в менее мирных целях. Совы должны быть совершенно бесшумными, чтобы беспрепятственно настигать свою жертву.
В этом им помогает конструкция перьев. Волокна и крошечные деления изолируют поток воздуха от крыльев, что предотвращает любые громкие звуки, в том числе и хлопанье перьев. Единственный звук, который можно будет услышать, — это писк жертвы.
Клонирование и морские звезды
В вопросе клонирования настоящим экспертом является морская звезда, а не овечка Долли. Когда люди еще и подумать не могли о возможности такого процесса, звезда воспроизводилась самостоятельно и без особого труда.
Более того, морская звезда, создающая клонов, здоровее и живет намного дольше звезды, которая воспроизводится половым путем, а их клоны не подвержены процессу старения. Кто знает, может, когда-нибудь эти морские звезды подарят нам секрет вечной молодости.
Гидролокатор, киты и дельфины
Гидролокаторы были подарены природой китам и дельфинам, благодаря чему они ориентируются под водой, находят различия между объектами с расстояния 15 метров, ищут еду и даже друзей. Поэтому люди не могли пройти мимо этого «устройства».
Подводные лодки, корабли и другие морские суда оснащены такими же гидролокаторами для навигации, отслеживания целей и предотвращения столкновения с препятствиями. Звуковые волны отскакивают от твердых объектов и возвращаются к гидролокатору, который и сообщает информацию об окружающих предметах.
Паутина, броня и клейкий бинт
Наблюдая за пауками, люди еще в древности научились плести сети. А современному миру они подарили специальный эластичный бинт, который легко и нетравматично отделяется от раны, и вдохновили на создание кевлара, который в сочетании с бронежилетами может создать безупречную защиту.
А все потому, что паутина, которую создают пауки, невероятно крепкая, эластичная и легкая. Не зря же даже сам Человек-паук заморачивался ее усовершенствованием.
Электронная кожа
Как ученые и инженеры расширяют возможности человеческого тела
Мы постоянно слышим об анонсах новых умных часов, браслетов и других носимых гаджетов. Обычно они закрепляются на теле с помощью браслетов или ремешков. Но что если не использовать дополнительные приспособления, а наклеивать электронику прямо на кожу — подобно тому, как многие наносили в детстве на кожу переводные татуировки? На самом деле такие «электронные татуировки» уже не являются уделом мечтаний, их созданием занимается множество ученых и инженеров.
В области накожной электроники можно выделить два основных подхода. Первый подход заключается в создании устройств, измеряющих различные физиологические показатели организма. Другой подход подразумевает не использование уже существующих возможностей человеческого тела, а их расширение. Редакция N + 1 решила выбрать самые примечательные разработки в этой области.
Cindy Hsin-Liu Kao / MIT Media Lab
Авторы проекта DuoSkin из MIT и Microsoft Research вдохновились наносимыми прямо на кожу золотыми украшениями, набирающими популярность в азиатских странах. Созданные ими «татуировки» состоят из сусального золота, нанесенного на биосовместимую силиконовую пленку. Их можно использовать в качестве тачпада или кнопки, синхронизированных с другими устройствами, а также в качестве антенны.
Takao Someya Group/University of Tokyo
Xiong Pu et al. / Science Advances, 2017
Накожной электронике, как и любой другой, требуется электропитание. Китайские ученые разработали для этого прозрачный и эластичный трибогенератор, который вырабатывает электрический ток при прикосновении к нему. Исследователи показали, что его мощности хватает даже для питания небольшого дисплея.
Американские инженеры предложили не приклеивать электронику к коже, а печатать ее прямо на ней всего за несколько минут. Для примера они напечатали на модели руки датчики давления, которые можно использовать как кнопки для управления устройствами и даже как пульсометр.
Jeong Lab / University of Colorado Boulder
Американо-корейская группа ученых представила пластырь с миниатюрным акустическим датчиком, который может служить в качестве точного микрофона, который слышит только звуки, исходящие от носителя, но не окружающие шумы. С его помощью они даже поиграли в Pac-Man с голосовым управлением персонажами.
Корейские ученые создали прозрачный и гибкий тачпад, который можно закрепить прямо на руку, а точнее на предплечье. На его углы подается слабый ток, а при прикосновении к нему цепь замыкается. Координаты пальца в реальном времени вычисляются по изменению тока в углах, за счет чего такому тачпаду неважно, насколько он растянут. Это дает пользователю бóльшую свободу действий.
Courtesy of MIT Media Lab
Поскольку носить на руке огромный тачпад или другое устройство не очень удобно, инженеры из MIT сделали миниатюрный тачпад, который прикрепляется на большой палец. Его можно использовать для управления компьютером или телефоном когда руки заняты. Например, во время приготовления пищи с помощью такого устройства можно листать рецепт, не выпуская из рук продукты и кухонные принадлежности.
Инженеры из Университета Карнеги — Меллон решили использовать в качестве устройства управления непосредственно кожу. Для этого они закрепили на руке специальный браслет с двумя электродами и высокочастотным излучателем. Когда человек касается предплечья, система вычисляет местоположение пальца по расстоянию от точки распространения сигнала до каждого из двух электродов Таким образом технология превращает руку в большой тачпад, с помощью которого можно управлять разными устройствами, к примеру играть в Angry Birds на часах.
«Электронная кожа» на страже здоровья
The Daily Caller рассказал читателям об уникальном изобретении. Это инновационное устройство способно отслеживать важнейшие параметры жизнедеятельности организма человека и даже вводить лекарственные препараты прямо в кожу при необходимости. Знакомьтесь, «электронная кожа»!
Новое устройство является настоящим прорывом в медицинских технологиях, стирающим грань между электроникой и организмом. «Электронная кожа» представляет собой миниатюрное устройство, не толще человеческого волоса и не больше почтовой марки. Оно приклеивается непосредственно на кожу, благодаря чему не доставляет каких-либо неудобств пациенту. «Электронная кожа» в точности повторяет движения мышц тела, нисколько не сковывая их.
Инновационное устройство представляет собой настоящий микро-компьютер, способный заменить электрокардиограф, энцефалограф и некоторые другие медицинские диагностические приборы. Приклеивая «электронную кожу» к коже лба можно мгновенно регистрировать энцефалограмму, применив прибор в области запястья, удается легко оценить параметры кровообращения. Также прибор способен отслеживать изменения в системе дыхания, измерять температуру тела. При этом удивительные свойства «электронной кожи» позволяют ей мало чем отличаться от татуировки.
При создании электронной кожи были использованы современные наноматериалы, способные к растягиванию и изменению своих параметров. Уже осенью 2011 года создатели данного потрясающего изобретения, группа исследователей из Университета Иллинойса под руководством Джона Роджерса, продемонстрировали удивительную работу «электронной кожи» в действии. Устройство было закреплена на груди добровольца, после чего была зарегистрирована ЭКГ. Результаты анализа с обычного электрокардиографа полностью совпали с полученными данными.
Технология создания подобных устройств существовала и ранее, однако на этот раз перед исследователями стояла задача создания по-настоящему компактного и удобного прибора. Решение данного вопроса позволит избавиться от громоздких аппаратов, прикрепляющихся к телу человека с помощью многочисленных присосок и проводов. Выполнение многих процедур на сегодняшний день требует немало времени и может доставлять выраженный дискомфорт пациенту. Использование «электронной кожи» может коренным образом изменить процесс диагностического обследования. Теперь контролировать работу жизненноважных органов можно на дому у пациента. Это позволяет сократить расходы на лечение, а также получить более достоверные значения в режиме реального времени.
Идея создания такого девайса появилась еще в 90-х годах XX века. Тогда появились первые персональные компьютеры, компактные и даже гнущиеся устройства. Перед учеными стояла задача создания гибкого, но прочного материала из молекул кремния. Наконец-то была создана структура, которая при микроскопическом рассмотрении состоит из изогнутых кремниевых змеек. Эти частицы образуют крошечные антенны, сенсоры, датчики, элементы электропитания. При всей своей прочности они могут выдерживать сжатие, растягивание и даже скручивание. Устройство настолько легко и гибкое, что пациент вполне может забыть о том, что носит его. «Электронная кожа» выполняет свою задачу в течение суток, после чего ее можно смыть обычной водой.
При разработке «электронной кожи» были получены технологии, позволившие ученым пойти дальше в своих экспериментах. Вскоре была создана специальная полимерная пленка, способная работать внутри тела. Такая электронная плата может устанавливаться непосредственно на сердечную мышцу, регистрируя параметры его деятельности с высокой точностью. Любые проблемы и возникающие трудности регистрируются благодаря данному устройству. Получая полную информацию, врач может изменять схему лечения, достигая лучшего результата. Возможно, в скором будущем лечение с помощью имплантированных устройств станет для нас всего лишь обыденностью.
Лечение в клиниках “АССУТА” и “ХАДАССА”
Вас интересует лечение в Израиле?
Крупнейшие профессиональные больницы Израиля – «Ассута» в Тель-Авиве и «Хадасса» в Иерусалиме предлагают реальную возможность получить качественное и специально для вас подобранное лечение у замечательных специалистов по адекватным ценам.
Мы помогаем найти решение ваших проблем со здоровьем, а также предоставляем полную информацию о лучших израильских врачах.
Сколько стоит лечение в Израиле?
Цена лечения играет решающую роль в принятии решения о поездке в Израиль.
Каждый медицинский случай уникален, поэтому мы предоставляем нашим пациентам ориентировочные цены на диагностику, реабилитацию и лечение в больницах, а также рассказываем о том, как правильно спланировать поездку и сэкономить деньги во время лечения в Израиле.
Наша главная цель – качественно составленная медицинская программа по доступной цене.
Ученые создали “электронную кожу”
Ученые разработали технологию создания так называемой “электронной кожи”, обладающей тактильной чувствительностью человеческой – способностью определять силу и локальность нажатия, что может быть использовано в роботостроении и создании нового поколения протезов, сообщается в двух независимых статьях в журнале Nature Materials.
Несмотря на то, что устройства, фиксирующие давление и силу нажатия, были изобретены уже достаточно давно, их интеграция в гибкие материалы, способные не только чувствовать степень нажатия, но и определять степень его локальности – ключевые параметры тактильной чувствительности человеческой кожи – была сопряжена с рядом технических трудностей, пишет РИА Новости.
Главной целью разработки подобных материалов является создание универсальных роботов, обладающих тактильными ощущениями и способных к тонкому обращению с хрупкими предметами. Кроме того, в отдаленной перспективе на основании подобных разработок может появиться новое поколение протезов для людей.
Разработки “электронной кожи” ведутся уже давно и в большинстве случаев для этого ученые пытаются использовать гибкие полимерные полупроводниковые материалы, однако их существенными недостатками являются плохие электрофизические параметры, требующие большого расхода энергии. Обойти это препятствие удалось Али Джавею (Ali Javey) из Калифорнийского университета в Беркли, сумевшему создать электрические компоненты “кожи” с использованием гибких нанокристаллов на основе сплава кремния и германия. Таким образом, группе исследователей удалось использовать прекрасные электрофизические параметры неорганического полупроводникового материала и наделить его гибкостью с помощью перехода в наносостояние.
В своей статье ученые описывают процесс получения этих нанокристаллов и простой метод переноса их на подложку из гибких полимеров. На основании этой технологии исследователи получили возможность создавать массив микроскопических полевых транзисторов, распределенный на гибкой поверхности, которая обладает способностью “чувствовать” нажатия в диапазоне усилий, соответствующих человеческим, а также определять степень локальности такого воздействия.
“Это первое по-настоящему макроскопическое применение материалов на основе упорядоченных нановолокон в составе функционального устройства. Эта технология может быть легко выполнена в большем масштабе, для чего нужно просто перейти к использованию оборудования больших размеров, чем наше”, – сказал ведущий автор публикации Кунихару Такеи (Kuniharu Takei), слова которого приводит пресс-служба университета.
Другой подход продемонстрировала группа Женана Бао (Zhenan Bao) из Принстонского университета. Основу их “электронной кожи” также составляет массив полевых транзисторов, чувствительность которых к давлению достигается за счет микроструктурированной пленки полидиметилсилоксана, разделяющей контакты электронного микроустройства. По своим характеристикам разработка Бао не уступает “электронной коже” Джавея.
Источники:
http://medbe.ru/novinki/izobretena-elektronnaya-kozha-indikator-chelovecheskogo-zdorovya/
http://ichip.ru/novosti/uchenye-sozdali-ehlektronnuyu-kozhu-136419
http://www.adme.ru/zhizn-zhivotnye/16-izobretenij-idei-kotoryh-lyudi-pozaimstvovali-u-zhivotnyh-1626865/
http://nplus1.ru/material/2017/08/14/electronics-on-skin
http://hospital-israel.ru/lechenie-v-izraile/elektronnaya-kozha-na-strazhe-zdorovya/
http://www.trend.az/world/other/1749392.html
http://tehnika.expert/novosti-texniki/garnitura-wt2-plus.html
Загрузка...
