MIT-onderzoekers ontwerpen een batterijloze draagbare "e-skin" met verschillende draadloze sensoren
Wearables vertegenwoordigen een van de snelst groeiende industrieën tot op heden, met een geschatte wereldwijde omzet van US$380,5 miljard in 2028. Sensoren aangedreven door draadloze technologie zijn nu klein genoeg om te worden opgenomen in polshorloges of armbanden en zij kunnen verschillende menselijke biomarkers meten zoals glucoseconcentratie, bloeddruk, hartslag, stappen die in de loop van de dag worden gezet, enz. Deze chips vereisen nog steeds een kleine batterij, maar in de nabije toekomst zullen er geen synthetische energiebronnen meer nodig zijn, aangezien onderzoekers erin geslaagd zijn draagbare sensoren te fabriceren die ingebed zijn in een dun netwerk waarvoor geen draadloze chips of batterijen nodig zijn.
De nieuwste draadloze elektronische "huid", bedacht door een groep MIT-ingenieurs, werd onlangs beschreven in het respectabele tijdschrift Science. Deze e-huid van flexibele, halfgeleidende film kan zich gemakkelijk aan de menselijke huid hechten zoals elektronische Scotch tape. De onderzoekers ontdekten dat de piëzo-elektrische eigenschappen van galliumnitride dit materiaal in staat kunnen stellen om zowel als draadloze zender als sensor te fungeren, en daarom integreerden zij een dunne laag galliumnitride in de e-huid.
Om de meetnauwkeurigheid en de sterkte van de elektrische signalen te verhogen, koppelde het MIT-team het galliumnitride aan een geleidende laag goud. Zo blijkt de e-huid gevoelig genoeg om te vibreren als reactie op iemands hartslag, en kan hij ook de hoeveelheid zout in menselijk zweet detecteren wanneer hij wordt gekoppeld aan een ionen-sensormembraan. De trillingen die door de dunne laag worden opgewekt, produceren een elektrisch signaal dat door een nabije ontvanger kan worden geïnterpreteerd.
Jeehwan Kim, een van de auteurs van de ontwerpstudie, legt uit dat "chips veel energie vergen, maar dat ons apparaat een systeem heel licht zou kunnen maken zonder chips te hebben die veel energie vergen." Bovendien kan de e-huid gedragen worden "als een verband, en gekoppeld worden aan een draadloze lezer op je mobiele telefoonzou je draadloos je polsslag, zweet en andere biologische signalen kunnen meten."
Nu de onderzoekers hebben aangetoond hoe chipvrije draadloze sensoren kunnen worden geïntegreerd in het e-huidontwerp, zou de volgende stap erin bestaan de sensorreeks te diversifiëren met selectieve membranen die verschillende vitale biomarkers kunnen detecteren. Studie co-auteur MIT postdoc Jun Min Suh vermeldt dat "als je het sensormembraan verandert, je elke doel biomarker kunt detecteren, zoals glucose, of cortisol gerelateerd aan stress niveaus."
Bron(nen)
