नवीन प्रकारच्या निंदनीय, स्वयं-उपचार आणि पूर्णपणे पुनर्वापर करण्यायोग्य "इलेक्ट्रॉनिक त्वचेचा" शोध आरोग्य निरीक्षण, रोबोटिक्स, प्रोस्थेटिक्स आणि सुधारित बायोमेडिकल उपकरणांमध्ये विस्तृत अनुप्रयोग आहे.
मध्ये प्रकाशित एक अभ्यास विज्ञान पदवी एक नवीन इलेक्ट्रॉनिक त्वचा (किंवा फक्त ई-स्किन) प्रदर्शित करते ज्यामध्ये मानवी तुलनेत लवचिकता, स्व-उपचार आणि पूर्ण पुनर्वापरक्षमता यासह अनेक गुणधर्म आहेत त्वचा1.त्वचा, आपला सर्वात मोठा अवयव, बाहेरून पाहिल्यास ते मांसल आवरण आहे. आपली त्वचा हा एक अत्यंत बहुमुखी अवयव आहे जो जलरोधक, इन्सुलेट ढाल म्हणून काम करतो आणि आपल्या शरीराचे विविध बाह्य धोके किंवा घटकांपासून रक्षण करतो उदा. सूर्यापासून होणारे नुकसान. त्वचेची काही कार्ये म्हणजे शरीराचे तापमान नियंत्रित करणे, विषारी पदार्थांच्या सेवनापासून शरीराचे संरक्षण करणे आणि विषारी पदार्थांचे उत्सर्जन (घामासह), यांत्रिक आणि रोगप्रतिकारक समर्थन आणि निर्णायक पदार्थांचे उत्पादन. व्हिटॅमिन डी जे आपल्या हाडांसाठी खूप महत्वाचे आहे. मेंदूशी त्वरित संवाद साधण्यासाठी पुरेशा मज्जातंतूंसह त्वचा देखील एक प्रचंड सेन्सर आहे.
जगभरातील संशोधक 'वेअरेबल'चे विविध प्रकार आणि आकार विकसित करण्यावर काम करत आहेत ई-स्किन्स' नक्कल करण्याचा प्रयत्न करण्याच्या उद्देशाने जैविक त्वचा आणि त्याची विविध कार्ये. मऊ आणि वक्र मानवी त्वचेसह अखंड एकीकरणासाठी लवचिक आणि ताणण्यायोग्य उपकरणांची तीव्र गरज आहे. नॅनोस्केल (१०-9m) सामान्यतः पूर्वी वापरल्या गेलेल्या कठोर सिलिकॉनच्या जागी आवश्यक यांत्रिक आणि विद्युत अष्टपैलुत्व सामग्री प्रदान करू शकते. कोलोरॅडो, बोल्डर, यूएसए येथील डॉ. जियानलियांग झियाओ यांच्या नेतृत्वाखालील टीमने मानवी त्वचेच्या संवेदी स्पर्शाचे रोबोट्स आणि प्रोस्थेटिक्समध्ये भाषांतर करण्याच्या उद्देशाने एक कृत्रिम इलेक्ट्रॉनिक त्वचा (ई-स्किन) यशस्वीरित्या विकसित केली आहे. हा प्रयत्न भविष्यात "वेअरेबल" तंत्रज्ञान असण्याच्या दिशेने आहे ज्याची वैद्यकीय, वैज्ञानिक आणि अभियांत्रिकी क्षेत्रात प्रचंड क्षमता आणि मूल्य असेल.
ई-स्किन: स्व-उपचार आणि पुनर्वापर करण्यायोग्य
ई-त्वचा एक पातळ, अर्धपारदर्शक सामग्री आहे कादंबरी सहसंयोजक बंधित डायनॅमिक पॉलिमर नेटवर्कचा प्रकार, ज्याला पॉलिमाइन म्हणतात, जे सुधारित यांत्रिक सामर्थ्य, रासायनिक स्थिरता आणि विद्युत चालकता यासाठी चांदीच्या नॅनोकणांनी लेसलेले आहे. या ई-स्किनमध्ये दाब, तापमान, आर्द्रता आणि हवेचा प्रवाह मोजण्यासाठी सेन्सर देखील आहेत. ही ई-स्किन उल्लेखनीय मानली जात आहे कारण त्यात अनेक वैशिष्ट्यांचा समावेश करण्यात आला आहे ज्यामुळे ती मानवी त्वचेची अगदी जवळून नक्कल करते. हे अत्यंत निंदनीय आहे आणि वक्र पृष्ठभागांवर (उदा. मानवी हात आणि पाय, रोबोटिक हात) सहजतेने सेट केले जाऊ शकते आणि त्यावर जास्त ताण न आणता मध्यम उष्णता आणि दबाव लागू केला जाऊ शकतो. यात आश्चर्यकारक स्व-उपचार गुणधर्म आहेत ज्यामध्ये बाह्य परिस्थितीमुळे झालेल्या कोणत्याही कट किंवा नुकसानानंतर, ई-स्किन दोन विभक्त बाजूंमधील रासायनिक बंध पुन्हा तयार करते आणि मॅट्रिक्सला त्याच्या योग्य कार्यक्षमतेसाठी पुनर्संचयित करते आणि त्याच्या मूळ बंध स्थितीत परत येते.
जर ही ई-स्किन कोणत्याही परिस्थितीमुळे निरुपयोगी झाली, तर ती पूर्णपणे पुनर्नवीनीकरण केली जाऊ शकते आणि पुनर्वापराच्या सोल्युशनमध्ये ठेवून ती पूर्णपणे नवीन ई-स्किनमध्ये बदलली जाऊ शकते जी सध्याच्या ई-स्किन सामग्रीला "द्रवीकरण" करते आणि "तरुण" करते. नवीन" ई-स्किन. हे रिसायकलिंग सोल्यूशन – इथेनॉलमध्ये तीन व्यावसायिकरित्या उपलब्ध रासायनिक संयुगेचे मिश्रण – पॉलिमर आणि सिल्व्हर नॅनो पार्टिकल्स सोल्यूशनच्या तळाशी बुडतात. हे खराब झालेले पॉलिमर नवीन कार्यक्षम ई-स्किन बनवण्यासाठी नव्याने वापरले जाऊ शकतात. खोलीच्या तपमानावर प्राप्त करता येणारी ही स्वयं-उपचार आणि पुनर्वापरक्षमता वापरल्या जाणार्‍या पॉलिमरच्या रासायनिक बंधनाला कारणीभूत आहे. पॉलिमाइनच्या पॉलिमरिक नेटवर्कचा फायदा असा आहे की ते उलट करता येण्यासारखे आहे आणि बहुतेक पारंपारिक थर्मोस्टॅट सामग्रीच्या विपरीत तोडले जाऊ शकते आणि पुनर्नवीनीकरण केले जाऊ शकते जे त्यांच्या क्रॉस-लिंक केलेल्या पॉलिमरिक नेटवर्कमध्ये अपरिवर्तनीय बॉन्ड्समुळे पुनर्आकार किंवा पुनर्प्रक्रिया किंवा पुनर्नवीनीकरण केले जाऊ शकत नाही. हे मानवी त्वचेपेक्षा स्वतःहून अधिक मजबूत आहे आणि ते बदलण्याऐवजी त्यात सुधारणा म्हणून वापरले जाऊ शकते. हे स्पर्श करणे देखील आनंददायी आहे आणि जवळजवळ वास्तविक त्वचेसारखे वाटते जे कदाचित भविष्यात इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या कव्हरिंग एजंट म्हणून बनवू शकते.
पर्यावरणपूरक आणि कमी किमतीच्या ई-स्किनच्या गुणधर्मांची प्रशंसा करण्यात आली आहे आणि अशा ई-स्किनमुळे इलेक्ट्रॉनिक कचरा आणि पर्यावरणीय प्रभाव मोठ्या प्रमाणात कमी होऊ शकतो आणि विविध क्षेत्रातील उत्पादकांमध्ये ती अत्यंत वापरण्यायोग्य आणि लोकप्रिय होऊ शकते. या क्षणी ते फारसे दूरचे वाटत असले तरी, हे पुनर्वापर तंत्रज्ञान जुन्या इलेक्ट्रॉनिक्स वस्तूंवर देखील लागू केले जाऊ शकते. खरं तर, आधुनिक काळातील फिटनेस ट्रॅकर्स आणि हेल्थ मॉनिटर्स एकदा खराब झालेले ई-कचरा चक्रवाढ पर्यावरणाशी संबंधित समस्यांच्या वाढत्या डोंगरात भर घालतात. ई-स्किन आपल्या गळ्यात किंवा आपल्या मनगटावर घातली जाऊ शकते आणि हे लवचिक घालण्यायोग्य किंवा तात्पुरते टॅटूसारखे असू शकते आणि जेव्हा ते खराब होतात तेव्हा ते पुनर्नवीनीकरण आणि पुन्हा वापरले जाऊ शकतात. ई-स्किन लवचिक असल्याने ती वाकवून व वळवता येते आणि परिधान करणाऱ्यानुसार ती सानुकूल करता येते. तंत्रज्ञान बुद्धिमानांसाठी मार्ग मोकळे करते रोबोटिक्सच्या ज्यामध्ये अशी आनंददायी आणि आरामदायक इलेक्ट्रॉनिक त्वचा रोबोट किंवा कृत्रिम अवयवाच्या शरीराभोवती गुंडाळली जाऊ शकते. स्पष्टपणे सांगायचे तर, या इलेक्ट्रॉनिक त्वचेमध्ये गुंडाळलेला कृत्रिम हात किंवा पाय परिधान करणाऱ्याला तापमान आणि दाब बदलांना प्रतिसाद देऊ शकतो कारण त्यात अनेक सेन्सर्स समाविष्ट आहेत. अशा ई-स्किनमध्ये बसवलेले रोबोटिक हात किंवा पाय रोबोट्स मानवांप्रती अधिक नाजूकपणे वागू शकतात आणि अधिक सुरक्षित आणि विश्वासार्ह बनू शकतात. उदाहरणार्थ, बाळाला किंवा नाजूक वृद्धांना हाताळणाऱ्या रोबोटला ई-स्किन विशेषत: बसवता येऊ शकते आणि त्यामुळे रोबोट जास्त शक्ती वापरणार नाही. ई-स्किनचा आणखी एक अनुप्रयोग संभाव्यतः धोकादायक वातावरणात किंवा उच्च-जोखीम असलेल्या नोकऱ्यांमध्ये असू शकतो. हे प्रशंसनीय आहे की हे तंत्रज्ञान आभासी बटणे, नियंत्रणे किंवा दरवाजांसह वापरले जाऊ शकते जे मानवी शारीरिक परस्परसंवादाशिवाय कोणतेही ऑपरेशन सक्षम करेल, उदाहरणार्थ स्फोटक उद्योगात किंवा कामाच्या इतर धोकादायक ओळींमध्ये, आणि अशा प्रकारे ही ई-स्किन शक्यता कमी करू शकते. कोणत्याही मानवी इजा.
ई-स्किनमध्ये डिस्प्ले जोडत आहे
टोकियो विद्यापीठातील संशोधकांच्या पथकाने अलीकडेच एक प्रदर्शन जोडले आहे2(मायक्रो-एलईडी) ते अल्ट्राथिन, बँड एड-शैलीतील ई-स्किन पॅचेस रिअल टाइममध्ये आरोग्य निरीक्षणाच्या विविध चिन्हे प्रदर्शित करण्यास सक्षम करण्यासाठी (उदा. मधुमेह असलेल्या लोकांमध्ये ग्लुकोजची पातळी मोजणे किंवा हृदयाच्या इलेक्ट्रोकार्डियोग्रामचे हलणारे वेव्हफॉर्म रुग्ण). या पॅचमध्ये स्ट्रेचेबल वायरिंग असते आणि त्यामुळे परिधान करणाऱ्याच्या हालचालीवर आधारित 45 टक्के पर्यंत वाकणे किंवा ताणले जाऊ शकते. हे अलीकडच्या काळात सर्वात लवचिक आणि टिकाऊ डिझाइन मानले जाते. मानवी त्वचेच्या पेशी सतत कमी झाल्याचा अर्थ असा होऊ शकतो की काही दिवसांनी पॅच गळून पडू शकतो परंतु यावर काम केले जाऊ शकते.
प्रोफेसर ताकाओ सोमया यांच्या नेतृत्वाखालील या अभ्यासात असे म्हटले आहे की अशा प्रदर्शनाचा उपयोग अखेरीस केवळ रुग्णांसाठीच नव्हे तर कुटुंबातील सदस्यांसाठी, काळजी घेणार्‍या आणि आरोग्य व्यावसायिकांसाठी वैयक्तिकरित्या किंवा अगदी सहजतेने वैद्यकीय माहिती वाचणे आणि संप्रेषण करणे शक्य आहे. दूरस्थपणे त्यातून संदेशही मिळत असत. संशोधकांचे लक्ष्य पॅचची विश्वासार्हता आणखी सुधारणे, ते अधिक किफायतशीर बनवणे आणि जगभरात व्यापक पोहोचण्यासाठी त्याचे उत्पादन वाढवणे हे आहे. 2020 च्या अखेरीस हे उपकरण बाजारात आणण्याचे त्यांचे लक्ष्य आहे.
पुढे आव्हाने
ई-त्वचेचा विकास हे एक अतिशय रोमांचक कादंबरी संशोधन आहे, तथापि, आपल्या मूलभूत गुणधर्मांपैकी एक - लवचिकता आणि ताणण्याची क्षमता - अद्याप ई-स्किनद्वारे यशस्वीरित्या साध्य करणे बाकी आहे. ई-स्किन मऊ असते पण मानवी त्वचेसारखी ताणलेली नसते. लेखकांच्या म्हणण्यानुसार, हे जसे आहे तसे साहित्य देखील सहज पुनरुत्पादक नाही. ताज्या मॉड्युलच्या तुलनेत रीहील/रीसायकल केलेल्या ई-स्किन उपकरणातील एकूण सेन्सिंग कार्यक्षमतेत थोडीशी घट दिसून आली, याला पुढील संशोधनासह पूर्णपणे संबोधित करणे आवश्यक आहे. ई-स्किनद्वारे वापरलेले चुंबकीय क्षेत्र देखील खूप जास्त आहे आणि ते कमी करणे आवश्यक आहे. सध्या हे उपकरण बाह्य स्रोतावरून चालवले जाते जे अतिशय अव्यवहार्य आहे, परंतु त्याऐवजी उपकरणाला उर्जा देण्यासाठी रिचार्ज करण्यायोग्य, लहान बॅटरी असणे शक्य असावे. Dr.Xiao आणि त्यांच्या टीमला हे उत्पादन परिष्कृत करायचे आहे आणि स्केलिंग सोल्यूशन सुधारायचे आहे जेणेकरुन किमान आर्थिक अडथळे पार करता येतील आणि ही ई-स्किन तयार करणे आणि रोबोट्स किंवा प्रोस्थेटिक्स किंवा वैद्यकीय उपकरणे किंवा इतर कशावरही ठेवणे सोपे व्हावे.
***
{उद्धृत स्रोतांच्या सूचीमध्ये खाली दिलेल्या DOI लिंकवर क्लिक करून तुम्ही मूळ शोधनिबंध वाचू शकता}
स्त्रोत
1. Zou Z et al. 2018. डायनॅमिक कोव्हॅलेंट थर्मोसेट नॅनोकंपोझिटद्वारे सक्षम केलेली पुनर्वसन करण्यायोग्य, पूर्णपणे पुनर्वापर करण्यायोग्य आणि निंदनीय इलेक्ट्रॉनिक त्वचा. विज्ञान पदवी. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq0508
2. Someya T. 2018. अल्ट्राफ्लेक्झिबल ऑन-स्किन सेन्सर्ससह सतत आरोग्य-निरीक्षण. AAAS वार्षिक बैठक सिम्पोजियम, ऑस्टिन, टेक्सास, फेब्रुवारी 17, 2018.
