دستگاه الکترونیکی پوست مانند به کمک تشخیص‌های پزشکی دقیق می‌آیند

دستگاه الکترونیکی پوست مانند می توانند به طور یکپارچه با بدن برای برنامه های کاربردی در نظارت بر سلامت، درمان دارویی، دستگاه های پزشکی قابل کاشت و مطالعات بیولوژیکی ادغام شوند.

به گزارش تک ناک، سیهونگ وانگ، استادیار مهندسی مولکولی دانشگاه شیکاگو، با کمک مرکز کارآفرینی و نوآوری پولسکی، ابداعاتی را برای بلوک‌های سازنده این دستگاه‌های جدید به ثبت رسانده است.
این کار با تکیه بر نوآوری در زمینه های فیزیک نیمه هادی ها، مکانیک جامدات، و علوم انرژی، شامل ایجاد نیمه هادی های پلیمری کششی و آرایه های ترانزیستوری است که عملکرد الکتریکی استثنایی، خواص نیمه هادی بالا و قابلیت کشش مکانیکی را ارائه می دهد. علاوه بر این، وانگ نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک را به عنوان فناوری جدیدی برای برداشت انرژی از حرکت کاربر توسعه داده و فرآیند ذخیره انرژی مرتبط را طراحی کرده است.
وانگ گفت: هدف ترکیب این پیشرفت‌ها برای توسعه دستگاه‌هایی است که می‌توانند به پوست کاربر یا داخل بدن بچسبند تا سیگنال‌های حیاتی را در لحظه «بسیار مؤثرتر» از گزینه‌های موجود تشخیص دهند. وی افزود که این کار یکی از زمینه های در حال پیشرفت در علم مواد و مهندسی الکترونیک بوده است.
وانگ می‌گوید: «در طول دهه گذشته، مسیر کلی توسعه ابزار های الکترونیکی که می‌توانند ارتباط نزدیک‌تری با بدن انسان داشته باشند، واقعاً توجه بسیاری از دانشگاه‌ها و صنعت را به خود جلب کرده است. “زیرا مردم شکاف بزرگ و همچنین فرصت بزرگ در اینجا را برای داشتن وسایل الکترونیکی که برای بدن انسان به روشی صمیمی‌تر کار می‌کنند، دیده‌اند.”
وانگ با استفاده از این فرصت، تحقیقات خود را در چند جهت مختلف ادمه می دهد. وانگ توضیح داد: «ما ساختار جدیدی ایجاد کردیم و بر اساس پیشرفت‌هایمان برای نوع جدیدی از حسگر فشار، که می‌تواند شبیه به پوست کشیده شود، اما تغییری در عملکرد ندارد، اختراع ثبت کردیم.
استفاده از این حسگر برای ایجاد یک سیستم عصبی پروتز که در زیر پوست بیماران ماستکتومی کاشته می شود. پروژه سینه نامیده می شود و هدف آن بازگرداندن حس به ناحیه سینه است.
وانگ می‌گوید: «چنین حسگرهایی می‌توانند مانند گیرنده‌های حسی در سینه برای حس تماس و حرکت فیزیکی، با تبدیل آن به سیگنال الکتریکی، کار کنند.
این حسگرها همچنین می‌توانند برای توسعه پوست الکترونیکی برای روباتیک نرم استفاده شوند و به آنها توانایی حس کردن و درک به روش‌های جدید را می‌دهند. با این حال، وانگ گفت که در پنج سال آینده، انتظار دارد که فوری ترین کاربردهای این کار برای دستگاهی باشد که چندین نوع سیگنال مانند نبض و فشار خون را از بدن استخراج می کند و آنها همین کار را انجام می دهند.
وانگ خاطرنشان کرد: در پزشکی در حال حاضر تنها راه برای به دست آوردن پانل اطلاعات بیوشیمیایی از طریق آزمایش خون است که نه تنها تهاجمی بلکه فوری نیست و زمان بر است. این یک تغییر بزرگ دیگر برای روشی است که همه می توانند وضعیت سلامتی خود را به روشی بسیار مؤثرتر و مکرر بدست آورند.” وانگ اخیراً دو کار اول را منتشر کرده است که استراتژی دستیابی به حسگرهای زیستی قابل کشش با حساسیت و گزینش پذیری بالا را مشخص می کند.
یکی دیگر از اجزای حیاتی دستگاه الکترونیکی پوست مانند ، نمایشگر انعطاف پذیر برای برقراری ارتباط با کاربران است. برای این کار، وانگ و گروهش نوع جدید مهم دیگری از مواد را توسعه داده اند.
پلیمرهای الکترولومینسانس، این پلیمر بسیار کارآمد است، نور را به روشنی ساطع می کند و عملکرد را در حین کشش حفظ می کند.در پایان کار، تیم همچنین در حال بررسی ترکیبی از دستگاه الکترونیکی پوست مانند با هوش مصنوعی (AI) است.
وانگ گفت: “ما به آینده فکر می کنیم، موفقیت دستگاه های پوشیدنی در توانایی آنها در استخراج و نظارت مداوم اطلاعات سلامت از بدن انسان خواهد بود.” سپس داده‌های تولید شده در مقایسه با اکنون واقعاً «داده‌های بزرگ» خواهند بود و فقط دارای عکس‌های فوری از یک گزارش آزمایشی هستند.
مانند تمام مجموعه‌های داده، سؤال بعدی این است که چگونه می‌توان اطلاعات مفید سلامتی را به طور مؤثر و با توان عملیاتی بالا تجزیه و تحلیل و استخراج کرد.ما در تلاش هستیم تا نوع جدیدی از دستگاه و پلتفرم محاسباتی را توسعه دهیم که بتواند واقعاً هوش مصنوعی یا الگوریتم یادگیری ماشینی را مستقیماً روی پوست یا بدن بدون تکیه بر جابجایی یا انتقال اطلاعات به صورت بی‌سیم به یک مکان محاسباتی مرکزی، مانند ابر، پیاده‌سازی کند.» وانگ توضیح داد. “تجزیه و تحلیل می تواند بسیار سریعتر باشد و شما خطر از دست دادن اطلاعات بهداشتی بسیار خصوصی از این انتقال های بی سیم را ندارید.
وانگ گفت: “در نهایت، ما می توانیم به دستیابی به پزشکی دقیق کمک کنیم.” برای هر فردی، داده‌هایی که دستگاه الکترونیکی پوست مانند جمع‌آوری می‌کند را می‌توان از طریق یک برنامه شخصی‌سازی شده تجزیه و تحلیل کرد که مفیدترین و مؤثرترین کارها را در اختیار شما قرار می‌دهد و یک مداخله حلقه بسته برای کنترل سلامت ارائه می‌دهد.
در نهایت، هدف ایجاد سیستمی است که مغز انسان را نه تنها از نظر خواص مکانیکی، بلکه در نحوه عملکرد و عملکرد آن نیز تقلید کند. وانگ گفت: به طور کلی، تا به حال هوش مصنوعی بیشتر یک حوزه تحقیقاتی علوم رایانه بوده است. اما ما به عنوان دانشمندان مواد، از زاویه دیگری روی این موضوع کار می کنیم.