Elektronika rozciągliwa, czyli nowe pomysły na urządzenia elastyczne

Elektroniczne urządzenia noszone, wykonane z rozciągliwych, giętkich materiałów, standardowo cechuje funkcja komunikacji bezprzewodowej oraz dokonywania podstawowych pomiarów, takich jak temperatura ciała, rytm pracy serca czy aktywność mięśni lub skład chemiczny potu, ale ciągle zyskują nowe typy funkcjonalności. Ich producenci nadal poszukują zastosowań, które pozwoliłyby pozyskać klienta masowego i zaistnieć na szerszym rynku.

Naklejka UV

Niedawno, podczas targów elektronicznych CES w Las Vegas, swoją ofertę w zakresie elektroniki noszonej przedstawiły m.in. firma MC10, wyspecjalizowana w obwodach i czujnikach elastycznych oraz francuski L'Oreal. Pokazały niedrogi czujnik światła słonecznego w postaci naklejki na skórę, zintegrowanej ze smartfonem i przekazującej na niego dane pomiarowe. Naklejka jednorazowego użytku o nawie My UV Patch mierzy intensywność światła słonecznego oraz je śledzi, zapamiętując pomiary do pięciu dni. Ten "czujnik słońca" zaprezentował – i niebawem rozpocznie jego sprzedaż – znany dostawca wyrobów do pielęgnacji skóry i kosmetyków L'Oreal.

Licencję na technologię L'Oreal pozyskał od firmy MC10 z Bostonu, założonego w 2008 r. eksperta od obwodów giętkich i rozciągliwych, właściwościami przypominającymi nawet ludzką skórę. Zlecenie na produkcję jednorazowych sensorów przyjął z kolei PCH International. Naklejka składa się z 16 kwadratowych pól, z których każde ma nadrukowany światłoczuły barwnik. Pola pokryte barwnikiem charakteryzują się różnym stopniem czułości na promieniowanie słoneczne. W dwóch miejscach urządzenia barwnik zmienia kolor proporcjonalnie do długości czasu wystawienia na działanie światła słonecznego – z chwilą, gdy noszący je przejdzie w obszar zacieniony, kolor wraca do stanu początkowego.

Światłoczuła nalepka UV ma wszyty tag NFC, który przekazuje dane na telefon z Androidem, automatycznie odnajdujący aplikację do analizy zmian koloru i konwersji danych w cyfrową informację o aktualnym stopniu intensywności światła słonecznego.

Na skórę

Naklejka o łącznej grubości 50 μm składa się z kilku warstw, w tym z obwodu drukowanego, nadruku światłoczułej farby, górnej warstwy ochronnej. Według przedstawicieli L'Oreal firmie PCH udało się mocno ograniczyć koszty produkcji i naklejka znajdzie się w sprzedaży zapewne przed wakacjami w ramach kampanii "Kochaj swoją skórę". Firma planuje sprzedaż milionów elastycznych czujników. Poza naklejką UV L'Oreal bada możliwości sprzedaży podobnych produktów, naklejek czy giętkich niedrogich tatuaży, mierzących nawodnienie i jędrność skóry.

Prace nad elastycznymi czujnikami na skórę MC10 prowadzi już od kilku lat. W ofercie firmy są niewielkie nalepki na skórę o rozmaitych zastosowaniach pomiarowych. Przyczepiane do ciała paski o nazwie Biostamps MC10 wykorzystywane są m.in. przez firmy farmaceutyczne do celów badań klinicznych, kiedy badane są skutki oddziaływania nowego leku na organizm ludzki. Tego typu naklejki mogą też mierzyć temperaturę ciała oraz poruszanie się osoby i przesyłać dane na smartfon.

Odmienną medyczną funkcją innej serii giętkich mierników MC10 jest monitorowanie rytmu pracy serca zarówno w trakcie codziennego trybu życia, jak i podczas aktywności fizycznej czy zajęć sportowych. Te ostatnie składają się z elementów przewodzących przylegających do skóry, baterii, układu pamięci oraz nadajnika NFC.

Noszone bezpośrednio na ciele czujniki pozwalające na zdalną diagnostykę arytmii serca z powodzeniem wytwarza i sprzedaje polska firma Medicalgorithmics, notowana na warszawskiej giełdzie. Jej urządzenie PocketECG można nosić na sobie praktycznie non stop, wyniki badania przesyłane przez Bluetooth można śledzić w czasie rzeczywistym na smartfonie, w Internecie lub trafiają do specjalistów i centrów medycznych.

Naklejka na skórę z czujnikiem światła słonecznego My UV Patch zaprezentowana ostatnio przez L'Oreal	Wytwarzane przez MC10 elastyczne paski Biostamps przydatne w badaniach klinicznych

Pisanie sensorów

Pojawiają się jeszcze inne "noszone" rozwiązania, np. takie jak biosensoryczne atramenty do nakładania bezpośrednio na skórę czy powierzchnie przedmiotów. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego opracowali atramenty, których jednym ze składników są różne sensory, np. do odczytu poziomu cukru we krwi, ale także poziomu zanieczyszczeń czy skażenia powietrza. Jeden rodzaj atramentu po podłączeniu elektrod po kontakcie z krwią wchodzi w reakcję chemiczną z glukozą w krwi, a następnie sensor mierzy przebieg tej reakcji. Inny atrament wystarczy nanieść na skórę, wykonując na niej jakiś znak czy rysunek, a zawarte w nim sensory dokonają pomiaru glukozy poprzez skórę. Po podłączeniu nadajnika Bluetooth wyniki zostają przesłane na urządzenie z wyświetlaczem. Sam atrament przewodzi prąd dzięki nasyceniu go składnikiem ze sproszkowanym grafi tem. Opis wyników badań naukowców z San Diego opublikowano w serwisie Advanced Healthcare Materials.

Marcin Tronowicz