Создана электронная кожа, полностью работающая от пота и способная следить за здоровьем

Один из способов восприятия окружающего нас мира – это наша кожа. От ощущения температуры и давления до удовольствия или боли многие нервные окончания в нашей коже говорят нам многое.

Наша кожа также может многое рассказать о нас внешнему миру. Мамы прижимают руки ко лбу, чтобы посмотреть, есть ли у нас жар. Свидание может увидеть покраснение на наших щеках во время интимного разговора. Люди в спортзале могут сделать вывод, что у вас хорошая тренировка из-за капель пота на вас.

Но Вей Гао из компании Caltech, доцент кафедры медицинской инженерии Эндрю и Пегги Чернг, хочет узнать о вас еще больше из вашей кожи, и для этого он разработал электронную оболочку, которая крепится непосредственно к вашей настоящей коже. Электронная кожа, изготовленная из мягкой эластичной резины, может быть оснащена датчиками, которые контролируют такую ​​информацию, как частота сердечных сокращений, температура тела, уровень сахара в крови и побочные продукты обмена веществ, которые являются показателями здоровья, и даже нервные сигналы, которые контролируют наши мышцы. Он делает это без необходимости использовать батарею, поскольку он работает исключительно на биотопливных элементах, работающих на одном из отходов организма.

“Одна из главных проблем с такими носимыми устройствами – это энергопотребление”, – говорит Гао. – “Многие люди используют аккумуляторы, но это не очень устойчиво. Некоторые люди пытались использовать солнечные элементы или собирать энергию человеческого движения, но мы хотели знать: можем ли мы получить достаточное количество энергии от пота для питания носимых устройств? И ответ “да”.

Гао объясняет, что человеческий пот содержит очень высокий уровень химического лактата, соединения, которое вырабатывается как побочный продукт нормальных метаболических процессов, особенно в мышцах во время тренировок. Топливные элементы, встроенные в электронную кожу, поглощают этот лактат и объединяют его с кислородом из атмосферы, генерируя воду и пируват, еще один побочный продукт метаболизма. Во время работы биотопливные элементы вырабатывают достаточное количество электроэнергии для датчиков мощности и устройства Bluetooth, аналогичного тому, которое подключает ваш телефон к автомобильной стереосистеме, позволяя электронной оболочке передавать показания от своих датчиков по беспроводной связи.

“Хотя связь ближнего радиуса действия является обычным подходом для многих систем электронной оболочки без батареи, она может использоваться только для передачи энергии и считывания данных на очень коротком расстоянии”, – говорит Гао. – “Связь по Bluetooth потребляет большую мощность, но является более привлекательным подходом с расширенными возможностями подключения для практических медицинских и роботизированных приложений”.

По словам Гао, разработка источника питания, способного работать от пота, была не единственной задачей при создании электронной оболочки. Это также должно было продлиться дольше и получиться с высокой энергоемкостью и минимальной деградацией. Биотопливные элементы изготовлены из углеродных нанотрубок, пропитанных платиново-кобальтовым катализатором и композитной сеткой, содержащей фермент, расщепляющий лактат. Они могут генерировать непрерывную, стабильную мощность на выходе (достигает нескольких милливатт на квадратный сантиметр) в течение нескольких дней, “работая” прямо в человеческом поте.

По словам Гао, планируется разработать различные датчики, которые можно встроить в электронную оболочку, чтобы их можно было использовать для различных целей.

“Мы хотим, чтобы эта система была платформой”, – говорит он. – “В дополнение к тому, что он является носимым биосенсором, это может иметь интерфейс человека-машины. Жизненно важные признаки и молекулярная информация, собираемая с помощью этой платформы, могут быть использованы для проектирования и оптимизации протезов следующего поколения”.

По материалам Techxplore