W ciągu ostatnich kilku lat elektronika ewoluowała daleko poza krzemową płytkę. Naukowcy opracowali obwody funkcjonalne, które mogą łączyć się z ludzką tkanką i rozpuszczać się po spryskaniu wodą, a także rozciągliwe baterie, które mogą wkrótce zasilać gadżety do noszenia.
Teraz grupa szwajcarskich naukowców ujawniła najnowszą innowacyjną elektronikę: elastyczny, przezroczysty obwód, który jest tak mały i cienki, że zmieści się na powierzchni soczewki kontaktowej.
Naukowcy umieścili swoje nowe urządzenie na soczewce kontaktowej jako dowód koncepcji w artykule opublikowanym dzisiaj w Nature Communications - sugerują, że soczewka z włączoną elektroniką może być przydatna na przykład w monitorowaniu ciśnienia wewnątrzgałkowego u osób z jaskrą - ale wyobrażają sobie, że pewnego dnia zespół zostanie wszczepiony we wszelkiego rodzaju konteksty biologiczne.
„Wierzę, że ta technologia może mieć znaczący wpływ na monitorowanie medycyny i zdrowia”, mówi główny autor Giovanni Salvatore, badacz ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii . „Może być stosowany do bardzo łatwych w noszeniu i minimalnie inwazyjnych urządzeń, do ultralekkich ogniw słonecznych, a co najważniejsze, do bardzo zgodnych i wszczepialnych urządzeń, które mogą służyć do monitorowania parametrów biometrycznych w ludzkim ciele”.
Wyjątkowa elastyczność obwodu pozwala owinąć go wokół ludzkich włosów i nadal działać poprawnie. (Zdjęcie via Salvatore i in.) Tworzenie obwodów - które są drukowane na warstwie substancji o nazwie parylen o grubości jednego mikrometra - jest procesem wieloetapowym. Na początek naukowcy osadzają parylen na polimerze winylowym, który zapewnia wsparcie, a następnie drukują obwody na szczycie parylenu. Następnie cały układ umieszcza się w wodzie, która rozpuszcza leżący pod spodem polimer, pozostawiając nienaruszony ultra cienki zespół obwodów. Rezultatem jest coś o grubości jednej sześćdziesiątej grubości ludzkiego włosa.
Mówi się, że ten proces ma wiele unikalnych zalet. Obwód jest niezwykle elastyczny, zginając się i marszcząc, aby dopasować się na przykład do włosów, liści rośliny lub palca, a jednocześnie działać prawidłowo. Ponieważ jest niezwykle lekki, może być wykonalnie stosowany w wielu długoterminowych zastosowaniach medycznych.
Na przykład po operacji serca lekarz może przepisać ci wszczepione urządzenie podobne do tego, które monitoruje ciśnienie krwi w aorcie. Prawie niewidoczne czujniki środowiskowe mogłyby zostać zainstalowane w ekosystemie w celu śledzenia poziomów składników odżywczych i zanieczyszczeń w glebie, przesyłając dane bezprzewodowo do komputerów naukowców.
Większy wydruk prototypu obwodu, owinięty wokół palca. (Zdjęcie via Salvatore i in.) Niemniej jednak minie jeszcze kilka lat, zanim zobaczysz tego rodzaju obwód pojawiający się w komercyjnych urządzeniach medycznych lub środowiskowych, ponieważ istnieje wiele przeszkód, zanim można je praktycznie wdrożyć. Salvatore zauważa, że jego zespół nie jest tak daleko w tworzeniu równie trwałych, elastycznych i lekkich wersji innych komponentów kluczowych dla urządzenia biomedycznego (na początek czujniki i baterie o długiej żywotności).
Jednak inne zespoły badawcze - w szczególności laboratorium Johna Rogersa z University of Illinois - pracują nad ultra cienkimi diodami LED, antenami bezprzewodowymi i ogniwami słonecznymi, które można wykorzystać. Mówią, że po tym kolejnym krokiem jest stworzenie systemu, który przekształca różnorodne poszczególne urządzenia w spójną sieć, przesyłając dane bezprzewodowo i współpracując.
