ساخت حسگر پوستی بی‌سیم بدون تراشه و باتری برای نظارت سلامتی

، امهندسان MIT در یک پروژه مهم حسگری پوشیدنی با ارتباطات بی‌سیم ساختند که می‌تواند برای نظارت بر وضعیت سلامت استفاده شود. این حسگر پوستی تراشه ندارد و به همین خاطر به باتری برای تامین انرژی نیاز پیدا نمی‌کند.

حسگر پیشرفته این تیم نوعی پوست الکترونیکی یا e-skin است که در واقع یک نوار منعطف و نیمه‌رساناست. این حسگر مانند نوار اسکاچ الکترونیکی به پوست می‌چسبد.

«یئونگین کیم»، نویسنده ارشد این مقاله می‌گوید: «اگر هر تغییری در ضربان یا ترکیبات شیمیایی عرق یا حتی تابش فرابنفش به پوست به وجود بیاید، الگوی امواج آکوستیک روی این نوار گالیوم نیترید تغییر می‌کند.»

وی می افزاید : حساسیت نوار آن‌ها چنان زیاد است که می‌تواند همه این تغییرات را شناسایی کند. اکثر حسگر‌های بی‌سیم امروزی با تراشه‌های بلوتوث توکار استفاده می‌شوند که تامین انرژی آن‌ها از طریق باتری‌های کوچک صورت می‌گیرد، اما این حسگر سازوکار متفاوتی دارد.

گالیوم نیترید به خاطر قابلیت‌های پیزوالکتریکی خود شناخته می‌شود. این قابلیت‌ها اجازه می‌دهند سیگنال‌های الکتریکی در واکنش به فشار مکانیکی به وجود بیایند و در واکنش به تکانه‌های الکتریکی لرزش مکانیکی داشته باشند. گالیوم نیترید بخش مرکزی نوار نازک و باکیفیت این حسگر است.

پژوهشگران دریافتند می‌توان از خصوصیت‌های پیزوالکتریکی دوطرفه گالیوم نیترید برای حس کردن و انتقال بی‌سیم اطلاعات استفاده کرد. آن‌ها سپس نمونه‌ای تک کریستالی از این ماده را ساخته و آن را با لایه‌ای از طلا ترکیب کردند تا سیگنال‌های الکتریکی ورودی و خروجی را تقویت کنند.

مهندسان در آزمایش‌های خود نشان دادند که گالیوم نیترید می‌تواند در واکنش به ضربان قلب و نمک موجود در عرق بدن بلرزد و این لرزش سیگنالی الکتریکی را به وجود می‌آورد که قابل خواندن توسط یک دستگاه گیرنده در نزدیکی حسگر است. از همین طریق می‌توان بدون نیاز به تراشه یا باتری اطلاعات را به‌صورت بی‌سیم منتقل کرد.

کیم می‌گوید: «این حسگر را مثل بانداژ روی بدن خود ببندید و آن را به‌طور بی‌سیم با تلفن هوشمند خود جفت کنید تا ضربان، تعریق و سایر علائم بیولوژیکی را ارزیابی کنید.» دلیل انتخاب گالیوم نیترید و طلا برای این فناوری، علاوه بر قابلیت‌های متعددی که دارند، دستیابی به ضخامت ۲۵۰ نانومتری بود.

این حسگر در آزمایش‌ها توانست تغییرات امواج آکوستیک سطحی گالیوم نیترید روی پوست را شناسایی و داده‌های آن را منتقل کند.

به گفته دانشمندان این دستاورد اولین گام در زمینه دستیابی به حسگر‌های بدون تراشه بی‌سیم است. نتایج مطالعات پژوهشگران در مجله علمی Science منتشر شده است.