Smart Wearables: japońscy naukowcy tworzą „drugą skórę” zasilaną energią słoneczną

Postępy w technologii noszenia są ostatnio imponujące, ale urządzenie opisane w nowym Natura badanie wysadza konkurencję z wody. Chociaż zegarek Apple Watch jest teraz wyposażony w zatwierdzony przez FDA czujnik EKG, a firmy takie jak Samsung wychodzą z mody, aby smartwatche wyglądały jak modne stwierdzenia, urządzenie opisane w artykule, opublikowane w środę, zawstydza. To urządzenie wykrywające pracę serca nie ma przewodów, nie wymaga ładowania i jest tak małe, że może owinąć się wokół serca szczura.

Współautor badania, Kenjiro Fukuda, Ph.D., naukowiec z japońskiego RIKEN Center for Emergent Matter Science, szybko przyznaje, że jego urządzenie stanowi duży krok naprzód dla urządzeń do noszenia na ciele. Wygląda bardziej jak pomoc w zespole niż zegarek, a jest cieńszy niż kawałek kartonu.

„Oczekujemy długoterminowego monitorowania rytmu serca przy minimalnym dyskomfortie, gdy urządzenia są przymocowane do ludzkiego ciała”, mówi Odwrotność. „Jego elastyczność i niewielka waga mogą zmniejszyć dyskomfort, gdy urządzenia są przymocowane do ludzkiego ciała”.

Urządzenie, które możesz zgiąć

Podczas gdy urządzenie Fukudy nie jest bardziej wydajne niż jakakolwiek istniejąca technologia wykrywania serca, rozwiązuje jedną z bardziej palących kwestii dotyczących trackerów smartwatch: elastyczność. Ludzkie ciała poruszają się w dziwny i nieprzewidywalny sposób, więc urządzenia wykrywające tętno na nadgarstku mogą czasami być zakłócane przez niewygodne ruchy.

„Takie ultracienkie urządzenia umożliwiają lepsze dopasowanie niż konwencjonalne urządzenia do noszenia na ciele, takie jak inteligentny zegarek”, mówi. „Może to prowadzić do lepszego i bardziej stabilnego monitorowania niż w przypadku konwencjonalnych urządzeń”.

We wczesnych testach zespół był w stanie owinąć urządzenie wokół serca szczura, gdzie ściśle przylegało do śluzowatej, okrągłej powierzchni. Ich badanie ujawniło, że pomimo nierównomiernego uderzenia zestresowanego serca szczura, urządzenie może dokładnie rejestrować każde uderzenie serca, a następnie przesyłać te dane do urządzenia zewnętrznego. Nawet wysokiej klasy pulsometr na klatkę piersiową prawdopodobnie nie wykonałby tego zadania.

Rozwiązywanie problemu słonecznego

Test na sercu szczura był błyskotliwy, ale tam, gdzie to urządzenie naprawdę przełamuje podłoże, jest to sposób, w jaki jest zasilany. Zespół ten był w stanie wszczepić maleńkie organiczne ogniwa słoneczne do urządzenia, które może przekształcić światło w elektryczność. Chodziło o to, aby stworzyć samowystarczalne urządzenie do noszenia, które nigdy nie musi zostać zdjęte.

Opracowanie technologii noszenia na energię słoneczną okazało się wyzwaniem dla innych naukowców, mówi Fukuda, ponieważ trudno mieć pewność, że te kluczowe ogniwa słoneczne dostają odpowiednią ilość światła słonecznego, jeśli osoba zgina się, wygina i stale zmienia kąt urządzenia w stosunku do do źródła światła.

Jego urządzenie rozwiązało to dość elegancko: stworzył powierzchnię „nano-siatkową” na częściach ogniw słonecznych, które pochłaniają światło. Ta mikroskopijnie szorstka powierzchnia pomogła złagodzić skutki dziwnych, pośrednich kątów pochłaniania światła przez komórkę. Fukuda posuwa się nawet do stwierdzenia, że ​​ta technika pozwala na „niezależność od kąta światła” w ogniwach słonecznych.

Ideą tego urządzenia i innych, takich jak to, które jest rozwijane w laboratorium Fukudy, jest tworzenie urządzeń do noszenia, które działają bardziej jak druga skóra niż stwierdzenia o modzie. Ale choć wydaje się, że poczynili postępy, aby uczynić swoje urządzenia bezproblemowymi, wciąż mają wiele możliwości, zanim ich urządzenia spełnią standardy medyczne. Mimo to Fukuda ma nadzieję.

„Nasze urządzenia nie oczekują dokładniejszego monitorowania niż konwencjonalne urządzenie do monitorowania EKG stosowane jako badanie medyczne”, mówi. „Jeśli dokładność jest jeszcze lepsza, można ją również wykorzystać jako niedostrzegalne systemy elektrokardiograficzne do celów medycznych / medycznych”.