DT News - Bulgaria - Учени разработват миниатюрен сензор, който следи с какво се храни човек

Mike Silver

чт. 29 март 2018

запази

Мониторингът в реално време на случващото се във и около човешкото тяло може да бъде изключително ценен в контекста на здравеопазването или клиничните изследвания, но не е лесен за изпълнение. Това обаче може съвсем скоро да се промени благодарение на нови миниатюрни сензори, разработени от изследователи от Факултета по инженерство на Tufts University. Щом сензорите бъдат прикрепени директно върху зъбите, те комуникират безжично с мобилно устройство, предавайки информация за приема на глюкоза, сол и алкохол. В изследване, което предстои да бъде публикувано в сп. Advanced Materials, учените отбелязват, че в бъдеще употребата на тези сензори би могла да направи възможно регистрирането на голям брой хранителни вещества, както и химичното и физиологичното състояние на организма.

Предходни носими устройства за мониторинг на хранителния прием страдат от ограничения като нужда от употреба на зъбна шина, обемисто окабеляване или необходимост от честа смяна поради бързо износване на сензорите. Инженерите от Tufts търсили по-адаптивна технология и разработили сензор с размери от едва 2х2 мм, който е достатъчно гъвкав, за да се прикрепи към неравната повърхност на зъбите. По подобен начин на този, по който се събират винетни такси на магистралите, сензорите предават информацията безжично в отговор на входящ радиосигнал.

Сензорите са изградени от три слоя: централен биочувствителен слой, който абсорбира мониторираните хранителни или химични вещества, и два външни слоя, съставени от два квадратни златни пръстена. Заедно трите слоя действат като миниатюрна антена, събирайки и предавайки вълните в радиочестотния спектър. Когато входяща вълна достигне до сензора, част от нея се „абсорбира“, а останалата се изпраща обратно, точно както малко синя боя абсорбира по-червените дължини на вълната и отразява синьото към човешкото око.

Сензорът обаче може да промени „цвета“ си. Например, ако върху централния слой попадне сол или етанол, електрическите му свойства се променят, което кара сензора да абсорбира и предава радиовълни с различен интензитет. По този начин могат да бъдат засечени и измерени хранителни и други вещества.

„На теория можем да модифицираме биочувствителния слой в тези сензори да отчита различни химични вещества – ограничава ни единствено нашата креативност“, заяви Fiorenzo Omenetto, кореспондиращ автор и професор по инженерство в Tufts. „Разширихме достъпната технология за идентификация на радиочестоти RFID до сензорен пакет, който може динамично да чете и предава информация към неговата среда, независимо дали е прикрепен към зъб, кожа или друга повърхност.“

Докладът, озаглавен „Функционални радиочестотни трислойни сензори, прикрепени върху зъб, за безжичен мониторинг на устната кухина и приема на храна“, е публикуван в сп. Advanced Materials.