Вчені винайшли «електронну шкіру», яка контролює стан здоров'я людини

Дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту сконструювали електронну оболонку, яку наносять поверх шкіри людини,  вона дозволяє контролювати основні показники стану її здоров'я. Працює новий пристрій виключно на біопаливних елементах, що переробляють людський піт.

Виготовляють електронну шкіру з м'якої еластичної гуми, оснащеної датчиками, які вимірюють наступні показники стану здоров'я організму: частоту серцевих скорочень, температуру тіла, рівень цукру в крові та кількість побічних продуктів обміну речовин, а також фіксують нервові сигнали, що контролюють скорочення м'язів тіла.

«Одна з головних проблем таких пристроїв, які слід носити, – це енергоспоживання, – каже Вей Гао, доцент кафедри медичної інженерії Каліфорнійського технологічного інституту і автор дослідження, опублікованого в журналі Science Robotics. – Багато дослідників намагалися використовувати акумулятори, але це не дуже зручно. Дехто намагався застосовувати сонячні елементи живлення або збирати енергію людського руху. Ми ж хотіли з'ясувати, чи можна отримати достатню для живлення нового пристрою кількість електроенергії з поту людини. І тепер з упевненістю можемо відповісти: так, це можливо».

Вей Гао пояснює, що в людському поті дуже високий рівень хімічного лактату (молочної кислоти) – сполуки, яка виробляється в організмі як побічний продукт нормальних метаболічних процесів, особливо у м'язах під час тренувань. Паливні елементи, вбудовані в «електронну шкіру», поглинають цей лактат і з'єднують його з киснем з повітря, генеруючи в результаті воду і піруват (сіль піровиноградної кислоти) – ще один побічний продукт метаболізму.

Під час роботи біопаливні елементи виробляють достатню кількість електроенергії для датчиків потужності та пристрою Bluetooth, аналогічного тому, за допомогою якого мобільний телефон підключають до автомобільної стереосистеми, дозволяючи «електронній шкірі» передавати показання своїх датчиків  бездротовим зв'язком.

Вчений додає, що винахід джерела живлення, здатного працювати від поту, було не єдиною проблемою при створенні «електронної шкіри»: «Нам необхідно було сконструювати елемент живлення тривалого використання з високою енергоємністю і мінімальною деградацією. Біопаливні елементи були зроблені з вуглецевих нанотрубок, просочених платиново-кобальтовим каталізатором, і композитної сітки, що містить ензим, який розщеплює лактат».

За словами Вей Гао, в подальшому дослідницька група планує розробляти різноманітні датчики, які можна вбудовувати в електронну оболонку і використовувати для різних цілей. «Ми хочемо, щоб ця система була платформою, – пояснює він. – На додаток до того, що вона є біосенсором, який можна носити, це може бути інтерфейс людина-машина. Життєво важливі показники і молекулярна інформація, яку збирають за допомогою цієї платформи, можуть бути використані для проектування та оптимізації протезів наступного покоління».