Учёные создали тончайший беспроводной датчик для слежения за состоянием человека

19.08.2022   Геннадий Детинич

Группа американских инженеров разработали прототип электронного пластыря с беспроводным доступом, в составе которого нет ни микросхем, ни источников питания. Разработка позволяет создавать крайне комфортные носимые датчики слежение за состоянием здоровья людей. Такие датчики не нуждаются в проводном подключении и не зависят от громоздких батарей, контроллеров и передатчиков.

Источник изображения: MIT

В основе разработки лежит работа американских учёных по выращиванию бездефектных сверхтонких плёнок из нитрида галлия. Технология позволяет выращивать чистейшие монокристаллические полупроводниковые плёнки на подложке из графена и потом без особых проблем отслаивать их для дальнейшего использования.

Нитрид галлия характеризуется пьезоэлектрическими свойствами. Он может как вырабатывать электрический сигнал в ответ на деформацию, так и совершать механические колебания в ответ на электрические импульсы. Для усиления электрического сигнал учёные нанесли на поверхность нитрида галлия тончайшую «сеточку» из золота. Толщина элемента составила 250 нм, что примерно в 100 раз тоньше человеческого волоса.

Представленные датчики как пластырь наклеиваются на кожу.

Их чувствительности оказалось достаточно, чтобы вибрировать в ответ на сердцебиение человека, а также реагировать на соль в его поте. Вибрации материала генерируют электрический сигнал, который может быть считан бесконтактным образом расположенным рядом приёмником. Иными словами, устройство смогло передавать сенсорную информацию по беспроводной связи без использования чипа или батареи.

Приклеенный к коже датчик имеет собственную «резонансную» частоту вибраций. Одновременно эти вибрации преобразовываются в электрический сигнал, частоту которого может регистрировать беспроводной приемник. Любое изменение состояния кожи, например, ускорение сердечного ритма, повлияет на механические колебания датчика и электрический сигнал, который он автоматически передает на приемник. Точно также устройство реагирует на изменения в химическом составе пота. Меняя датчики биомаркеров, можно следить за широким спектром параметров состояния человека.

«Если есть какие-либо изменения в пульсе, или химические вещества в поте, или даже ультрафиолетовое облучение кожи, все эти действия могут изменить картину поверхностных акустических волн на плёнке нитрида галлия, — отмечают авторы исследования. — И чувствительность нашей плёнки настолько высока, что она может обнаружить эти изменения».