سنسورهای ابریشم عنکبوتی: تحولی در نظارت بر سلامت و ورزش
محققان دانشگاه کمبریج با الهام از ابریشم عنکبوت، روشی انقلابی برای ساخت حسگرهای فوق سبک و زیست سازگار ارائه داده اند. این سنسورهای ابریشم عنکبوتی که از الیاف بیوالکترونیک نازک تر از موی انسان تشکیل شده اند، می توانند مستقیم و بدون ایجاد مزاحمت روی سطوح بیولوژیکی مانند پوست انسان و گلبرگ های گل چاپ شوند.
ویژگی های کلیدی سنسور های ابریشم عنکبوتی
سبک و انعطاف پذیر: این حسگرها با الهام از ابریشم عنکبوت، از پلیمرهای رسانا و مواد زیست سازگار ساخته شده اند که آنها را فوق العاده سبک و انعطاف پذیر می کند. به عنوان مثال، وزن یک حسگر بیوالکترونیک ۵۰ برابر کمتر از موی انسان است. این امر به آنها اجازه می دهد تا به طور نامحسوس با سطوح بیولوژیکی ادغام شوند و بدون ایجاد ناراحتی برای کاربر، داده ها را جمع آوری کنند.
سازگار با پوست: الیاف حسگر به طور کامل با اپیدرم (لایه بیرونی پوست) ادغام می شوند و منافذ عرق را بدون ایجاد ناراحتی برای کاربر در معرض دید قرار می دهند. این امر به آنها امکان می دهد تا به طور مداوم علائم حیاتی مانند ضربان قلب، فشار خون و سطح گلوکز خون را رصد کنند.
چاپ مستقیم: این حسگرها را می توان با استفاده از روش ریسندگی مداری از محلول مبتنی بر آب چاپ کرد، که به آنها امکان می دهد بر روی سطوح ظریف و ناهموار چاپ شوند. به عنوان مثال، حسگرها را می توان به طور مستقیم بر روی لباس، لوازم جانبی و حتی گلبرگ های گل چاپ کرد.
کاربردهای متنوع: این حسگرها پتانسیل متحول کردن زمینه های مختلفی مانند مراقبت های بهداشتی، منسوجات الکترونیکی و نظارت بر محیط زیست را دارند.
حسگرها می توانند به طور مداوم علائم حیاتی مانند ضربان قلب، فشار خون و سطح گلوکز خون را رصد کنند. این امر می تواند به تشخیص زودهنگام بیماری ها، بهبود مدیریت بیماری های مزمن و ارتقای سلامت کلی افراد کمک کند.
لباس ها و لوازم جانبی می توانند با حسگرهای تعبیه شده برای جمع آوری داده های مربوط به حرکت، وضعیت و شرایط محیطی مجهز شوند. این امر می تواند به لباس های هوشمندتر و شخصی تر شده، مانند لباس های ورزشی که بازخورد در مورد عملکرد به کاربر ارائه می دهند یا لباس هایی که با توجه به دمای محیط به طور خودکار تنظیم می شوند، منجر شود.
حسگرها می توانند برای نظارت بر کیفیت هوا، آلودگی آب و تغییرات آب و هوایی استفاده شوند. این امر می تواند به جمع آوری داده های دقیق تر و به موقع در مورد سلامت محیط زیست، کمک به توسعه سیاست های زیست محیطی موثرتر و در نهایت محافظت از سیاره ما کمک کند.
حسگرها را می توان با استفاده از مواد اولیه کم ضایعات و فرآیندهای تولید پایدار تولید کرد. این امر به کاهش ردپای کربن آنها و تبدیل آنها به یک گزینه زیست محیطی تر در مقایسه با حسگرهای سنتی کمک می کند.
الیاف بیوالکترونیک پس از پایان عمر مفید خود قابل شستشو و بازیافت هستند. این امر به کاهش ضایعات الکترونیکی و ترویج اقتصاد دایره ای کمک می کند.
این تحقیق گامی مهم در توسعه حسگر های پوشیدنی و قابل انعطاف است که می تواند به طور قابل توجهی نحوه تعامل ما با دنیای اطرافمان را تغییر دهد. با پیشرفت این فناوری، می توان انتظار داشت که حسگرهای ابریشم عنکبوتی در طیف گسترده ای از برنامه ها برای ارتقای سلامت، رفاه و درک ما از محیط زیست استفاده شوند.
مثال های کاربردی برای سنسورهای ابریشم عنکبوتی
نظارت بر سلامت: حسگرها را می توان برای نظارت بر سلامت بیماران در بیمارستان ها و مراکز مراقبت های بهداشتی استفاده کرد. این امر می تواند به پزشکان و پرستاران در تشخیص سریع تر مشکلات، ارائه مراقبت های بهتر و نجات جان انسان ها کمک کند.
ورزش و تناسب اندام: حسگرها را می توان در لباس های ورزشی تعبیه کرد تا داده های مربوط به ضربان قلب، تنفس، وضعیت بدن و خستگی را جمع آوری کنند. این اطلاعات می تواند به ورزشکاران در بهینه سازی عملکرد و جلوگیری از آسیب دیدگی کمک کند.
واقعیت مجازی (VR): حسگر های ابریشم عنکبوتی می توانند بر روی لباس های VR و دستکش ها چاپ شوند تا بازخورد لمسی دقیق و واقعی به کاربر ارائه دهند. این امر می تواند تجربه واقعیت مجازی را بسیار واقعی تر و غوطه ورتر کند.
حسگرهای ابریشم عنکبوتی یک فناوری نوظهور با پتانسیل عظیم برای متحول کردن مراقبت های بهداشتی، منسوجات الکترونیکی، نظارت بر محیط زیست و سایر زمینه ها هستند. این حسگرها با الهام از طبیعت، فوق سبک، انعطاف پذیر، زیست سازگار و قابل چاپ بر روی سطوح مختلف هستند.
با پیشرفت این فناوری، می توان انتظار داشت که حسگر های ابریشم عنکبوتی به طور فزاینده ای در زندگی روزمره ما ادغام شوند و به ما در درک بهتر بدن، محیط زیست و دنیای اطرافمان کمک کنند.
