- Các nhà khoa học đã phát triển một loại “da điện tử” siêu mỏng mới có khả năng truyền dữ liệu không dây về nhịp tim và hóa học của cơ thể mà không cần sử dụng chip hoặc pin. Điều này ngụ ý rằng, không giống như các e-skin truyền thống dựa vào các vi mạch cứng làm hạn chế tính linh hoạt và tốn nhiều điện năng, các e-skin mới này có nhiều ứng dụng thực tế hơn.
- Các cảm biến bao gồm các màng gali nitrit đơn tinh thể dày khoảng 200 nanomet được sử dụng trong lớp da điện tử mới để phân tích sóng âm gợn sóng trên bề mặt vật liệu.
- Da điện tử mới có thể Theo các nhà nghiên cứu, đo nhịp tim và mạch trong khoảng 17 giờ mỗi ngày trong một tuần, cho thấy tính chất có thể đeo và tái sử dụng của nó.
- Hơn nữa, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các cảm biến rất nhạy cảm với tia UV. Do đó, chúng có thể được sử dụng để theo dõi lượng tiếp xúc với ánh nắng mặt trời và tránh bị cháy nắng.
Cảm biến đeo được ngày nay thường được sử dụng để theo dõi các dấu hiệu quan trọng, mặc dù các thiết bị này thường dựa vào các vi mạch và pin lớn. Các nhà khoa học đã phát triển một loại “da điện tử” siêu mỏng mới có khả năng truyền dữ liệu không dây về các dấu hiệu quan trọng và hóa học của cơ thể mà không cần sử dụng chip hoặc pin.
Một làn da điện tử gần như không thể nhận ra
Những đột phá gần đây về mạch và cảm biến linh hoạt và đàn hồi đã mở đường cho việc phát triển da điện tử, hay da điện tử, bám vào cơ thể giống như phiên bản điện tử của băng. Những thiết bị này thường được sử dụng làm hệ thống theo dõi sức khỏe để theo dõi sức khỏe và thể lực.
Để được sử dụng rộng rãi hơn trong cuộc sống hàng ngày, các thiết bị e-skin phải có khả năng truyền dữ liệu không dây. Điều này ngụ ý rằng hầu hết các giao diện điện tử đều dựa vào các vi mạch cứng, điều này hạn chế tính linh hoạt và tiêu tốn nhiều điện năng.
Theo đồng tác giả bài báo của nhà khoa học vật liệu MIT Jeehwan Kim, các nhà khoa học đã phát triển các loại da điện tử không dây, không chip mới “rất mỏng và khó nhận biết vì da điện tử của chúng tôi không sử dụng các chip mạch tích hợp dày và cứng”. “Ngoài ra, trong khi các chip mạch tích hợp tạo ra nhiều nhiệt do tiêu thụ điện năng cao thì da điện tử của chúng tôi lại không như vậy. Do đó, da điện tử của chúng tôi có thể được đeo trong thời gian dài, ví dụ như vài tuần mà không gây khó chịu hoặc tổn thương da”, ông nói thêm.
Cảm biến trong da điện tử mới phân tích sóng âm gợn sóng trên bề mặt vật liệu. Hiện đại smartphones hiện có hàng trăm thiết bị âm thanh để điều khiển sóng âm bề mặt. Những cảm biến này được chế tạo từ màng gallium nitride đơn tinh thể dày 200 nanomet. Những cái này tấm áp điện cực mỏng có thể chuyển đổi xung điện thành sóng âm và ngược lại.
Các nhà nghiên cứu lý giải rằng mỗi màng gali nitrit sẽ có tần số rung riêng, mà bản chất áp điện của nó sẽ chuyển thành tín hiệu điện có thể được phát hiện bởi bộ thu không dây của điện thoại thông minh. Bất kỳ thay đổi nào về tình trạng vật lý của da điện tử sẽ làm thay đổi các rung động cơ học của nó, gây ra những thay đổi đáng chú ý trong tín hiệu điện của nó, tất cả đều không cần đến chip hoặc pin trong cảm biến.
Các nhà nghiên cứu đã ghép các màng gallium nitride này với vàng, titan và các vật liệu khác trong nghiên cứu mới nhất để hoạt động như ăng-ten cho da điện tử. Họ gắn thiết bị này vào một miếng cao su silicon dày khoảng 20 micromet, tương đương 1/5 đường kính sợi tóc người.
Rủi ro an ninh mạng gia tăng đe dọa ngành chăm sóc sức khỏe
Các nhà khoa học đã thử nghiệm da điện tử trên cổ tay và cổ của người tham gia. Họ quan sát những biến đổi trong sóng âm bề mặt của thiết bị về nhịp tim và nhịp tim, “điều này có thể hữu ích khi theo dõi hoạt động thể chất và cố gắng phát hiện những bất thường về tim”, theo Kim.
Da điện tử mới có thể tái sử dụng và thiết thực
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng da điện tử có thể liên tục theo dõi nhịp tim và mạch trong khoảng 17 giờ mỗi ngày trong một tuần, chứng tỏ tính chất có thể đeo và tái sử dụng của nó. Theo Kim, những cảm biến cơ học không dây như vậy có thể được sử dụng trong thực tế ảo và các ứng dụng giải trí khác phát hiện không dây chuyển động của con người.
Khi các cảm biến được kết hợp với máy dò màng mỏng, các nhà nghiên cứu có thể phát hiện những thay đổi về nồng độ natri trên da, chẳng hạn như khi một tình nguyện viên giữ miếng đệm sưởi ấm và bắt đầu đổ mồ hôi. Theo Kim, da điện tử có thể được kết hợp với các cảm biến khác để đánh giá các chất khác, chẳng hạn như glucose, nhằm hỗ trợ theo dõi bệnh tiểu đường hoặc hormone cortisol gây căng thẳng trong việc theo dõi các rối loạn lo âu và hoảng sợ.
Xu hướng tương lai trong công nghệ chăm sóc sức khỏe
Hơn nữa, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các cảm biến rất nhạy cảm với tia UV. Kim giải thích: “Thông tin về tia cực tím có thể được sử dụng để theo dõi lượng tiếp xúc với ánh nắng mặt trời một cách chính xác và ngăn ngừa cháy nắng hoặc tiếp xúc quá ít với ánh sáng mặt trời có thể dẫn đến thiếu vitamin D”.
Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ trên tạp chí Khoa học ngày 19 tháng 8.
