عکس ، پوست های الکترونیکی؛ پوشاک آینده - تعطیلات رو

پوست بزرگ ترین عضو بدن و بعلاوه پیچیده ترین عضو بدن است. اگر زیر میکروسکوپ به پوست نگاه کنید، هزاران پایانه عصبی را می بینید که مغز را با دنیا بیرون متصل نگه می دارند و به ما اجازه می دهند تا لمس، فشار و درد را احساس کنیم. اما ژنان بائو با نگاه کردن به پوست چیز دیگری می بیند. برای بائو، مهندس شیمی که روی ساخت پلیمرها کار می نماید، پوست نه تنها یک اندام حسی است، بلکه بعلاوه یک ماده است. چیزی که به گفته او انعطاف پذیر، کشسان، خودترمیم شونده و زیست تخریب پذیر است.

بائو در زمینه پوست الکترونیکی کار می نماید و در کوشش است تا عملنمودهای پوست انسان را برای استفاده در اندام های مصنوعی و رباتیک بازآفرینی کند. داشتن حس لامسه کیفیت زندگی افرادی را که از اندام مصنوعی استفاده می نمایند، بهبود خواهد بخشید و آن ها را قادر خواهد ساخت تا قبل از اینکه آسیب ببینند، متوجه تیز بودن یا داغ بودن اجسام شوند.

زمانی که بائو در سال 2004 به دانشگاه استنفورد پیوست، پژوهشگران معدودی روی حسگرهای انعطاف پذیری کار می کردند که می توان آن را دور دست مصنوعی پیچید تا حس لامسه را تقلید نمایند. تجربه قبلی بائو درزمینه ی نمایشگرهای انعطاف پذیر دراین زمینه برای او مفید بود. پس از چند سال کوشش، بائو و همکارانش در سال 2010، حسگر انعطاف پذیری را ساختند که به قدری حساس بود که می توانست لمس حاصل از پروانه ای را که روی آن می نشست، احساس کند. بائو می گوید: ابزارهای الکترونیکی ما بسیار سخت، انعطاف ناپذیر و حجیم هستند. اما اگر بتوانیم کاری کنیم که مانند پوست باشند، احتمالا نحوه تعامل و ارتباط انسان با وسایل الکترونیکی تغییر پیدا خواهد نمود.

پوست که سد محافظ طبیعی را دربرابر محیط تشکیل می دهد، بعلاوه می تواند به عنوان رابط بین انسان و دستگاه ها عمل کند. بائو علاوه بر رباتیک و ساخت اندام مصنوعی، کاربردهای بالقوه دیگری برای پوست الکترونیکی در زمینه پوشیدنی ها می بیند. دستگاهی را تصور کنید که مانند پوست دومی روی بدن پوشیده می گردد و از حسگرها برای میزان گیری فشار خون، درجه حرارت یا سطح گلوکز و اکسیژن خون در لحظه استفاده می نماید. بائو می گوید: علاقه زیادی به پوشیدنی هایی وجود دارد که کاری بیشتر از میزان گیری تعداد قدم ها یا شمارش ضربان قلب انجام دهند.

اختراعی که در آزمایشگاه تحقیقاتی بائو در استنفورد حاصل شده است، می تواند در سال های آینده ساخته و در کارآزمایی های بالینی آزمایش گردد.

استارتاپ PyrAmes در سیلیکون ولی که بائو یکی از بنیان گذاران آن است، درحال توسعه نوار نرمی است که دور مچ دست یا پا پیچانده می گردد و می تواند برای پایش فشار خون نوزادان نارس در بخش مراقبت های ویژه مورد استفاده قرار گیرد. هدف از طراحی این نوار آن است که مانند کاتتر شریانی، جریان خون را به طور مداوم ثبت کند و احتیاج به سوزن هایی را که با خطر عفونت و آسیب بافتی و عصبی همراه هستند، برطرف کند. نوار به شکل بی سیم به تبلت وصل می گردد تا در زمان واقعی بر تغییرات فشار خون نظارت کند.

برای چنین کاربردهایی، ابزارهای الکترونیکی باید از همان ابتدا انعطاف پذیر و کشسان باشند. در این راستا، تیم بائو رویکردی مولکولی برای طراحی پلیمرهای ارگانیک در پیش گرفته است.

پلمیر مولکول بزرگی است که از تعداد زیادی مونومر تکراری تشکیل شده است که مانند زنجیره طولانی از گیره های کاغذ به هم متصل شده اند. پژوهشگران با تغییر ساختار مونومرها می توانند ماده را کشسان نمایند و به گونه ای به آن شکل دهند که روی بدن و حتی درون بدن قرار گیرد.

بائو چندین سال است که روی ابزارهای الکترونیکی الهام گرفته از پوست کار می نماید. از سال 2018، او به عنوان رئیس گروه مهندسی شیمی دانشگاه استنفورد کار می نماید و ابتکار eWEAR را تأسیس و مدیریت می نماید. ابتکار مذکور برنامه ای است که دانشمندانی را که روی علوم مواد، الکترونیک، سیستم ها، داده ها و پزشکی کار می نمایند، گرد هم می آورد و آن ها را با صنعت ارتباط می دهد. بائو درحال حاضر بیش از 100 حق ثبت اختراع در ایالات متحده دارد که حسگری که پروانه را تشخیص می دهد، یکی از آن ها است.

بائو و همکارانش بعلاوه درحال کار روی مواد پلیمری برای نمایشگرهایی هستند که می توانند کشیده شوند، تا بخورند و حتی تکه تکه شوند. در مارس 2022 پس از بیش از سه سال کار، آن ها اثبات مفهومی را برای پلمیر ساطع نماینده نور در مجله نیچر منتشر کردند که مانند رشته درون لامپ می درخشید. پژوهشگران نشان دادند که دستگاه آن ها را می توان روی بند انگشت دست قرار داد و بدون پاره شدن، آن را تا دو برابر طولش کشید. بائو می گوید: این نسخه کشسانی است که می تواند تغییرشکل پیدا کند.

نمونه اولیه فقط می تواند تصویر ساکن و با وضوح پایینی را نشان دهد، اما این اختراع می تواند شالوده ای برای ساخت ابزارهای الکترونیکی پوشیدنی آینده باشد که علائم حیاتی را میزان گیری نموده و نشان می دهند.

بائو می گوید کاربردهای بالقوه زیادی برای پوست الکترونیکی وجود دارد، اما راه تجاری سازی طولانی است. با این حال، او روی ایده ساخت وسایل الکترونیکی تمرکز دارد که به شکل پروتز، پوشیدنی یا حتی دستگاه های کاشتنی به تشخیص بیماری ها و مراقبت های بهداشتی یاری نمایند.

او بعلاوه بر قدم ها و موفقیت های کوچک گروه پژوهشی اش در ساخت اجزای سازنده این دستگاه ها یعنی حسگرها، مدارها و مواد انعطاف پذیر، کشسان و زیست تجزیه پذیری که آن ها را تشکیل می دهند، تمرکز دارد. بائو می گوید: برای اینکه این حوزه بتواند پیشرفت کند و مسیر پایداری در پیش رو داشته باشد، باید بتوانیم کاربردهایی از آن را در آینده نزدیک هم نشان دهیم.

227227