Как электронные татуировки могут изменить нашу жизнь
Электронные татуировки — переводные сенсоры для тела небольшого размера — создаются разными научными коллективами по всему миру. Эти датчики способны отслеживать жизненные показатели: давление, сердечный ритм, температуру тела — без специальных медицинских приборов. 1 ноября пресс-служба Томского политехнического университета рассказала об аспирантке Анне Липовке, которая разрабатывает технологию создания электронных татуировок — нательных сенсоров — из оксида графена. «Такие дела» поговорили с ученым о ее проекте и выбрали несколько электронных татуировок, разработанных учеными разных стран.
Технологичные татуировки — это сравнительно новый стандарт носимой электроники. Статья об одном из первых подобных проектов, Epidermal Electronics, вышла еще в 2011 году. Группа специалистов из Иллинойсского университета сделала временные татуировки, состоящие из электронных микросхем, изготовленных на основе тончайших нитей кремния. Датчик принимал сигналы, отражающие состояние сердца, мозга и мышц. Понятно, что перспективы технологии распространяются не только на медицину: технологичные татуировки могут быть устройством разблокировки телефона, а могут и собирать пот с кожи и вырабатывать из него электроэнергию.
Ученый Анна Липовка из Томска работает над созданием электронной татуировки, которая будет использоваться в медицинских целях. По словам аспирантки ТПУ, разработки носимых датчиков, отслеживающих самочувствие человека, — очень перспективное направление, проектов по нему в ближайшие годы будет все больше.
Мой проект подразумевает создание тонкого беспроводного биометрического датчика, который закрепляется с помощью биополимера. Сами электроды выполнены из оксида графена [соединение углерода, водорода и кислорода. — Прим. «ТД»]. Татуировка переводная, никаких дополнительных средств для нанесения на кожу не нужно. Пока планируется, что держаться она будет несколько суток. Сроки изготовления готовых датчиков пока неизвестны, но работа ведется интенсивно.
На данный момент мы на этапе разработки технологии, поэтому то, какие данные целесообразнее снимать, еще не определили. Электроды могут снимать разные показатели — температура, кардиограммы. Разные научные коллективы уже делали датчики с таким функционалом.
Думаю, что сейчас много будет появляться разработок электронных татуировок, потому что это наиболее точное снятие биометрических данных. Сигнал меньше искажается из-за непосредственного контакта с кожей, за счет того, что не нужно применять гель. Датчики могут использоваться в амбулаторном лечении, необязательно оставаться в больнице, чтобы контролировать какие-то параметры.
Фитнес-трекер + электронный кошелек
В 2015 году американская компания Chaotic Moon представила технологию временных татуировок, которые наносятся на кожу электропроводящей краской. Микросхемы и элементы питания также приклеивались к коже, что было, очевидно, не так удобно, как простой рисунок на ней.
Создатели проекта объясняли, что эта технология позволяет носить на коже устройство, по функциям схожее с фитнес-трекером, электронным кошельком и диагностическим модулем, отслеживающим физическое состояние пользователя.
Тату для беременных и страдающих депрессией
Американский ученый Тодд Коулман много лет занимается разработкой «эпидермальной электроники» — электронных татуировок. Например, он и его коллеги оптимизировали датчики, которые фиксируют всплески активности головного мозга — сигналы P300.
Кроме того, научный коллектив под руководством Коулмана сделал электронные тату, которые приспособлены для ведения сложных беременностей. Датчики способны предупредить схватки, а также следят за ритмом сердца плода. Для этого тату наносится на живот матери.
Еще один проект, над которым работает команда Коулмана, — это адаптация татуировок для контроля за мозговой активностью людей, страдающих депрессией и болезнью Альцгеймера.
В настоящее время Коулман работает в Калифорнийском университете в Сан-Диего.
Пластырь, который все слышит
В 2016 году в журнале Science Advances вышел отчет о работе американских и корейских ученых, создавших «пластырь» для мониторинга звуков, вибраций, электрофизиологических сигналов, которые образуются при работе внутренних органов человека.
Пластырь состоит из миниатюрных датчиков звуков и движения, усилителей, резисторов, скрепленных между собой гибкими медными проводниками. Данные, собираемые датчиками, очень важны для наблюдения за течением заболеваний, контроля работы имплантов, особенно в кардиологии.
Испытания показали, что устройство фиксирует тоны и шумы сердца с точностью, не уступающей электронным стетоскопам. Кроме того, пластырь помог ученым определить образование тромбов в сердечной помпе [аппарат, помогающий сердцу перекачивать кровь при тяжелой сердечной недостаточности. — Прим. «ТД»].
Не только для красоты
Ученые из Массачусетского университета дополнили модные флеш-татуировки (выглядят как золотые и серебряные узоры) функционалом, позволяющим, например, управлять громкостью на подключенном к датчику устройстве. Еще одна функция — NFC-метка, то есть татуировкой можно расплатиться в супермаркете. Кроме того, тату способны менять цвет в зависимости от температуры тела. Технология разработана совестно с Microsoft Research и называется DuoSkin. Ее представили в 2016 году.
Татуировка для реабилитации после инсульта
Команда Центра нанонаук и нанотехнологий при Тель-Авивском университете разработала временную электронную татуировку, которая измеряет мышечную активность. По словам руководителя проекта, профессора Яэль Ханейн, татуировка состоит из угольного электрода, клейкой поверхности и проводящего полимерного покрытия на основе нанотехнологий.
Исследователи использовали устройство для наблюдения за мышцами пациентов, страдающих от нейродегенеративных заболеваний. Также ученые выяснили, что если нанести татуировку на лицо, то устройство начнет считывать электрические сигналы, получаемые от мышц. Таким образом ученые могут получить данные о подсознательных реакциях носителя, о которых он может не догадываться или которыми не желает делиться.
В перспективе — использование для реабилитации пациентов, перенесших инсульт или черепно-мозговые травмы, а также для управления протезами.
Каждый день мы пишем о самых важных проблемах в нашей стране и предлагаем способы их решения. За девять лет мы собрали 300 миллионов рублей в пользу проверенных благотворительных организаций.
«Такие дела» существуют благодаря пожертвованиям: с их помощью мы оплачиваем работу авторов, фотографов и редакторов, ездим в командировки и проводим исследования. Мы просим вас оформить пожертвование в поддержку проекта. Любая помощь, особенно если она регулярная, помогает нам работать.
Оформив регулярное пожертвование на сумму от 500 рублей, вы сможете присоединиться к «Таким друзьям» — сообществу близких по духу людей. Здесь вас ждут мастер-классы и воркшопы, общение с редакцией, обсуждение текстов и встречи с их героями.
Станьте частью перемен — оформите ежемесячное пожертвование. Спасибо, что вы с нами!
Помочь нам