కొత్త రకం మెల్లిబుల్, సెల్ఫ్-హీలింగ్ మరియు పూర్తిగా రీసైకిల్ చేయగల “ఎలక్ట్రానిక్ స్కిన్” యొక్క ఆవిష్కరణ ఆరోగ్య పర్యవేక్షణ, రోబోటిక్స్, ప్రోస్తేటిక్స్ మరియు మెరుగైన బయోమెడికల్ పరికరాలలో విస్తృతమైన అప్లికేషన్‌లను కలిగి ఉంది.
లో ప్రచురించబడిన ఒక అధ్యయనం సైన్స్ అడ్వాన్సెస్ మానవుడితో పోల్చినప్పుడు సున్నితత్వం, స్వీయ-స్వస్థత మరియు పూర్తి రీసైక్లింగ్‌తో సహా అనేక లక్షణాలను కలిగి ఉన్న కొత్త ఎలక్ట్రానిక్ చర్మాన్ని (లేదా కేవలం ఇ-స్కిన్) ప్రదర్శిస్తుంది చర్మం1.మన అతి పెద్ద అవయవం చర్మం బయట నుండి చూసినప్పుడు కండకలిగిన కవచం. మన చర్మం చాలా బహుముఖ అవయవం, ఇది జలనిరోధిత, ఇన్సులేటింగ్ షీల్డ్‌గా పనిచేస్తుంది మరియు వివిధ రకాల బాహ్య ప్రమాదాలు లేదా కారకాల నుండి మన శరీరాన్ని కాపాడుతుంది ఉదా. చర్మం యొక్క కొన్ని విధులు శరీర ఉష్ణోగ్రతను నియంత్రించడం, విష పదార్థాల తీసుకోవడం నుండి శరీరాన్ని రక్షించడం మరియు విష పదార్థాల విసర్జన (చెమటతో పాటు), యాంత్రిక మరియు రోగనిరోధక మద్దతు మరియు కీలకమైన ఉత్పత్తి. విటమిన్ D ఇది మన ఎముకలకు చాలా ముఖ్యమైనది. మెదడుతో తక్షణమే కమ్యూనికేట్ చేయడానికి పుష్కలమైన నరాలతో కూడిన భారీ సెన్సార్ కూడా చర్మం.
ప్రపంచవ్యాప్తంగా పరిశోధకులు ధరించగలిగే వివిధ రకాల మరియు పరిమాణాలను అభివృద్ధి చేయడానికి కృషి చేస్తున్నారు ఇ-తొక్కలు' అనుకరించడానికి ప్రయత్నించే లక్ష్యంతో జీవ చర్మం మరియు దాని వివిధ విధులు. మృదువైన మరియు కర్విలినియర్ మానవ చర్మంతో అతుకులు లేని ఏకీకరణ కోసం సౌకర్యవంతమైన మరియు సాగదీయగల పరికరాల కోసం బలమైన అవసరం ఉంది. నానోస్కేల్ (10-9m) పదార్థాలు సాధారణంగా ఇంతకు ముందు ఉపయోగించిన దృఢమైన సిలికాన్ స్థానంలో అవసరమైన యాంత్రిక మరియు విద్యుత్ వైవిధ్యతను అందించగలవు. యూనివర్శిటీ ఆఫ్ కొలరాడో, బౌల్డర్, USAలోని డాక్టర్ జియాన్లియాంగ్ జియావో నేతృత్వంలోని బృందం మానవ చర్మం యొక్క ఇంద్రియ స్పర్శను రోబోట్‌లు మరియు ప్రోస్తేటిక్స్‌లోకి అనువదించే లక్ష్యంతో ఒక కృత్రిమ ఎలక్ట్రానిక్ చర్మాన్ని (ఇ-స్కిన్) విజయవంతంగా అభివృద్ధి చేసింది. భవిష్యత్తులో వైద్య, వైజ్ఞానిక మరియు ఇంజినీరింగ్ రంగాలలో అపారమైన సామర్థ్యాన్ని మరియు విలువను కలిగి ఉండే "ధరించదగిన" సాంకేతికతను కలిగి ఉండే దిశలో ఈ ప్రయత్నం ఉంది.
ఇ-చర్మం: స్వీయ-స్వస్థత మరియు పునర్వినియోగపరచదగినది
E- చర్మం అనేది ఒక సన్నని, అపారదర్శక పదార్థం నవల మెరుగైన యాంత్రిక బలం, రసాయన స్థిరత్వం మరియు విద్యుత్ వాహకత కోసం వెండి నానోపార్టికల్స్‌తో కలిపిన పాలిమైన్ అని పిలువబడే సమయోజనీయ బంధిత డైనమిక్ పాలిమర్ నెట్‌వర్క్ రకం. ఈ ఇ-స్కిన్‌లో ఒత్తిడి, ఉష్ణోగ్రత, తేమ మరియు గాలి ప్రవాహాన్ని కొలవడానికి సెన్సార్‌లు కూడా పొందుపరచబడి ఉంటాయి. ఈ ఇ-స్కిన్ విశేషమైనదిగా పరిగణించబడుతోంది, ఎందుకంటే ఇది మానవ చర్మానికి అత్యంత దగ్గరగా ఉండేలా చేసే అనేక లక్షణాలతో పొందుపరచబడింది. ఇది చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది మరియు అధిక ఒత్తిళ్లను ప్రవేశపెట్టకుండా మితమైన వేడిని మరియు ఒత్తిడిని వర్తింపజేయడం ద్వారా వంగిన ఉపరితలాలపై (ఉదా. మానవ చేతులు మరియు కాళ్లు, రోబోటిక్ చేతులు) సులభంగా అమర్చవచ్చు. ఇది అద్భుతమైన స్వీయ-స్వస్థత లక్షణాలను కలిగి ఉంది, దీనిలో బాహ్య పరిస్థితుల వల్ల ఏదైనా కోత లేదా నష్టం సంభవించినప్పుడు, ఇ-స్కిన్ రెండు వేరు చేయబడిన భుజాల మధ్య రసాయన బంధాలను పునఃసృష్టిస్తుంది, దాని సరైన కార్యాచరణ కోసం మాతృకను పునరుద్ధరించడం మరియు దాని అసలు బంధిత స్థితికి తిరిగి వస్తుంది.
ఏదైనా పరిస్థితి కారణంగా ఈ ఇ-స్కిన్ నిరుపయోగంగా మారితే, దానిని రీసైక్లింగ్ సొల్యూషన్‌లో ఉంచడం ద్వారా పూర్తిగా రీసైకిల్ చేసి సరికొత్త ఇ-స్కిన్‌గా మార్చవచ్చు, అది ఇప్పటికే ఉన్న ఇ-స్కిన్ మెటీరియల్‌ని "ద్రవీకరించి" " కొత్త” ఇ-స్కిన్. ఈ రీసైక్లింగ్ సొల్యూషన్ - ఇథనాల్‌లో వాణిజ్యపరంగా లభించే మూడు రసాయన సమ్మేళనాల మిశ్రమం - పాలిమర్‌లను క్షీణింపజేస్తుంది మరియు సిల్వర్ నానోపార్టికల్స్ ద్రావణం దిగువన మునిగిపోతాయి. ఈ క్షీణించిన పాలిమర్‌లను కొత్త ఫంక్షనల్ ఇ-స్కిన్‌ని తయారు చేయడానికి కొత్తగా ఉపయోగించవచ్చు. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద పొందగలిగే ఈ స్వీయ-స్వస్థత మరియు పునర్వినియోగం అనేది ఉపయోగించిన పాలిమర్ యొక్క రసాయన బంధానికి ఆపాదించబడింది. పాలీమైన్ యొక్క పాలీమెరిక్ నెట్‌వర్క్ యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే, దాని క్రాస్-లింక్డ్ పాలీమెరిక్ నెట్‌వర్క్‌లలోని కోలుకోలేని బంధాల కారణంగా పునర్నిర్మించబడదు లేదా రీప్రాసెస్ చేయబడదు లేదా రీసైకిల్ చేయలేని అత్యంత సాంప్రదాయిక థర్మోస్టాట్ మెటీరియల్‌ల వలె కాకుండా విరిగిపోతుంది మరియు రీసైకిల్ చేయవచ్చు. ఇది మానవ చర్మం కంటే మరింత దృఢమైనది మరియు దానిని భర్తీ చేయడానికి బదులుగా దానిని మెరుగుపరిచేందుకు ఉపయోగించవచ్చు. ఇది తాకడం కూడా ఆహ్లాదకరంగా ఉంటుంది మరియు దాదాపు నిజమైన చర్మంలా అనిపిస్తుంది, ఇది భవిష్యత్తులో ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలను కవరింగ్ ఏజెంట్‌గా మార్చగలదు.
ఇ-స్కిన్ యొక్క ఎకో-ఫ్రెండ్లీ మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన లక్షణాలు ప్రశంసించబడ్డాయి మరియు ఇటువంటి ఇ-స్కిన్ ఎలక్ట్రానిక్ వ్యర్థాలను మరియు పర్యావరణ ప్రభావాన్ని బాగా తగ్గించగలదు మరియు వివిధ రంగాలలో తయారీదారులతో బాగా ఉపయోగించదగినది మరియు ప్రజాదరణ పొందగలదు. ఇది ప్రస్తుతానికి విడ్డూరంగా అనిపించినప్పటికీ, ఈ పునర్వినియోగ సాంకేతికతను పాత ఎలక్ట్రానిక్స్ వస్తువులకు కూడా వర్తించవచ్చు. వాస్తవానికి, ఆధునిక కాలపు ఫిట్‌నెస్ ట్రాకర్‌లు మరియు హెల్త్ మానిటర్‌లు ఒకసారి దెబ్బతిన్నప్పుడు పెరుగుతున్న ఇ-వేస్ట్ కాంపౌండింగ్ పర్యావరణ సంబంధిత సమస్యలకు తోడ్పడతాయి. ఇ-చర్మాన్ని మన మెడ చుట్టూ లేదా మన మణికట్టు మీద ధరించవచ్చు మరియు ఇవి ఫ్లెక్సిబుల్ వేరబుల్స్ లేదా టెంపరరీ టాటూస్ లాగా ఉంటాయి మరియు అవి పాడైపోయినప్పుడల్లా వాటిని రీసైకిల్ చేసి తిరిగి ఉపయోగించుకోవచ్చు. ఇ-స్కిన్ ఫ్లెక్సిబుల్‌గా ఉంటుంది కాబట్టి, దానిని వంగి మరియు మెలితిప్పినట్లు మరియు ధరించిన వారి ప్రకారం అనుకూలీకరించవచ్చు. సాంకేతికత మేధావులకు మార్గాలను తెరుస్తుంది రోబోటిక్స్ దీనిలో అనుభూతి చెందడానికి ఆహ్లాదకరమైన మరియు సౌకర్యవంతమైన ఎలక్ట్రానిక్ చర్మాన్ని రోబోట్ లేదా కృత్రిమ అవయవం చుట్టూ చుట్టవచ్చు. వివరంగా చెప్పాలంటే, ఈ ఎలక్ట్రానిక్ స్కిన్‌లో చుట్టబడిన ప్రొస్తెటిక్ చేయి లేదా కాలు, దానిలో పొందుపరచబడిన బహుళ సెన్సార్ల కారణంగా ధరించిన వ్యక్తి ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడన మార్పులకు ప్రతిస్పందించడానికి అనుమతిస్తుంది. అటువంటి ఇ-స్కిన్‌తో అమర్చబడిన రోబోటిక్స్ చేతులు లేదా కాళ్ళు రోబోట్‌లు మానవుల పట్ల మరింత సున్నితంగా వ్యవహరించేలా చేస్తాయి మరియు మరింత సురక్షితంగా మరియు నమ్మదగినవిగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, శిశువు లేదా పెళుసుగా ఉన్న వృద్ధులను నిర్వహించే రోబోట్‌కు ఇ-స్కిన్ ప్రత్యేకంగా అమర్చబడి ఉంటుంది మరియు తద్వారా రోబోట్ ఎక్కువ బలాన్ని ప్రయోగించదు. ఇ-స్కిన్ యొక్క మరొక అప్లికేషన్ ప్రమాదకర వాతావరణంలో లేదా అధిక-ప్రమాదకర ఉద్యోగాలలో సంభావ్యంగా ఉంటుంది. మానవ భౌతిక సంకర్షణ లేకుండా ఏదైనా ఆపరేషన్‌ను ప్రారంభించే వర్చువల్ బటన్‌లు, నియంత్రణలు లేదా తలుపులతో ఈ సాంకేతికతను ఉపయోగించవచ్చని ఆమోదయోగ్యమైనది, ఉదాహరణకు పేలుడు పదార్థాల పరిశ్రమలో లేదా ఇతర ప్రమాదకరమైన పనిలో, తద్వారా ఈ ఇ-స్కిన్ అవకాశాలను తగ్గించగలదు. ఏదైనా మానవ గాయం.
ఇ-స్కిన్‌కు డిస్‌ప్లేను జోడిస్తోంది
టోక్యో విశ్వవిద్యాలయంలోని పరిశోధకుల బృందం ఇటీవల ఒక ప్రదర్శనను జోడించింది2(మైక్రో-LED) నుండి అల్ట్రాథిన్, బ్యాండ్ ఎయిడ్-స్టైల్ ఇ-స్కిన్ ప్యాచ్‌లు నిజ సమయంలో ఆరోగ్య పర్యవేక్షణ యొక్క విభిన్న సంకేతాలను ప్రదర్శించడానికి (ఉదా. మధుమేహం ఉన్నవారిలో గ్లూకోజ్ స్థాయిలను కొలవడం లేదా గుండె యొక్క ఎలక్ట్రో కార్డియోగ్రామ్ యొక్క కదిలే తరంగ రూపం రోగి) ఈ ప్యాచ్‌లు సాగదీయగల వైరింగ్‌ను కలిగి ఉంటాయి మరియు తద్వారా ధరించినవారి కదలిక ఆధారంగా 45 శాతం వరకు వంగి లేదా సాగదీయవచ్చు. ఇవి ఇటీవలి కాలంలో అత్యంత సౌకర్యవంతమైన మరియు మన్నికైన డిజైన్‌గా పరిగణించబడుతున్నాయి. మానవ చర్మ కణాలను నిరంతరం తొలగిస్తే, కొన్ని రోజుల తర్వాత పాచ్ పడిపోవచ్చు, అయితే ఇది దాదాపుగా పని చేయవచ్చు.
ప్రొఫెసర్ టకావో సోమెయా నేతృత్వంలోని ఈ అధ్యయనం, రోగులకు మాత్రమే కాకుండా కుటుంబ సభ్యులు, సంరక్షణ ఇచ్చేవారు మరియు ఆరోగ్య నిపుణులకు వ్యక్తిగతంగా లేదా కూడా వైద్య సమాచారాన్ని సులభంగా మరియు సులభంగా చదవడానికి మరియు కమ్యూనికేట్ చేయడానికి ఇటువంటి ప్రదర్శనను ఉపయోగించవచ్చని పేర్కొంది. రిమోట్‌గా. ఇది సందేశాలను కూడా అందుకుంటుంది. పరిశోధకులు ప్యాచ్ యొక్క విశ్వసనీయతను మరింత మెరుగుపరచడం, మరింత ఖర్చుతో కూడుకున్నదిగా చేయడం మరియు ప్రపంచవ్యాప్తంగా విస్తృతంగా చేరుకోవడానికి దాని ఉత్పత్తిని పెంచడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నారు. 2020 చివరి నాటికి ఈ పరికరాన్ని మార్కెట్లోకి తీసుకురావడమే వారి లక్ష్యం.
ముందుకు సవాళ్లు
ఇ-స్కిన్ అభివృద్ధి అనేది చాలా ఉత్తేజకరమైన నవల పరిశోధన, అయినప్పటికీ, మా యొక్క ప్రాథమిక లక్షణాలలో ఒకటి - వశ్యత మరియు సాగదీయడం - ఇ-స్కిన్ ద్వారా ఇంకా విజయవంతంగా సాధించబడలేదు. ఇ-చర్మం మృదువుగా ఉంటుంది కానీ మానవ చర్మంలా సాగేది కాదు. రచయితల ప్రకారం, పదార్థం కూడా చాలా సులభంగా పునరుత్పత్తి చేయబడదు. తాజా మాడ్యూల్‌తో పోలిస్తే రీహీల్ చేయబడిన/రీసైకిల్ చేసిన ఇ-స్కిన్ పరికరంలో మొత్తం సెన్సింగ్ పనితీరులో స్వల్ప తగ్గింపు కనిపించింది, ఇది తదుపరి పరిశోధనతో పూర్తిగా పరిష్కరించాల్సిన అవసరం ఉంది. ఇ-స్కిన్‌లు ఉపయోగించే అయస్కాంత క్షేత్రాలు కూడా చాలా ఎక్కువగా ఉంటాయి మరియు వాటిని తగ్గించాల్సిన అవసరం ఉంది. ప్రస్తుతం పరికరం బాహ్య మూలం నుండి ఆధారితమైనది, ఇది చాలా అసాధ్యమైనది, అయితే బదులుగా పరికరాన్ని శక్తివంతం చేయడానికి పునర్వినియోగపరచదగిన, చిన్న బ్యాటరీలను కలిగి ఉండటం సాధ్యమవుతుంది. Dr.Xiao మరియు అతని బృందం ఈ ఉత్పత్తిని మెరుగుపరచాలని మరియు స్కేలింగ్ పరిష్కారాన్ని మెరుగుపరచాలని కోరుకుంటున్నారు, తద్వారా కనీసం ఆర్థికపరమైన అడ్డంకులను అధిగమించవచ్చు మరియు ఈ ఇ-స్కిన్‌ను తయారు చేయడం మరియు రోబోట్‌లు లేదా ప్రోస్తేటిక్స్ లేదా వైద్య పరికరాలు లేదా మరేదైనా వాటిపై ఉంచడం సులభం అవుతుంది.
***
{ఉదహరించబడిన మూలం(ల) జాబితాలో దిగువ ఇవ్వబడిన DOI లింక్‌ను క్లిక్ చేయడం ద్వారా మీరు అసలు పరిశోధనా పత్రాన్ని చదవవచ్చు}
మూల (లు)
1. Zou Z et al. 2018. డైనమిక్ కోవాలెంట్ థర్మోసెట్ నానోకంపొజిట్ ద్వారా రీహీలబుల్, పూర్తిగా రీసైకిల్ చేయగల మరియు సున్నితంగా ఉండే ఎలక్ట్రానిక్ స్కిన్ ఎనేబుల్ చేయబడింది. సైన్స్ అడ్వాన్సెస్. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq0508
2. సోమెయా T. 2018. అల్ట్రాఫ్లెక్సిబుల్ ఆన్-స్కిన్ సెన్సార్‌లతో నిరంతర ఆరోగ్య పర్యవేక్షణ. AAAS వార్షిక సమావేశం సింపోజియం, ఆస్టిన్, టెక్సాస్, ఫిబ్రవరి 17, 2018.
