เทคโนโลยีการดูแลสุขภาพแบบสวมใส่และแบบฝังสามารถเปิดใช้งานการตรวจสอบระยะไกลหลายรูปแบบสำหรับการวินิจฉัยและติดตามโรค ให้การรักษาแบบต่อเนื่องที่ตั้งโปรแกรมได้สำหรับ โรค หัวใจหรือจอประสาทตาและ แม้แต่การคืนความรู้สึกที่สูญ เสียไปผ่านขาเทียม อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีเหล่านี้ถูกจำกัดโดยส่วนประกอบของวัสดุ เนื่องจากใช้วัสดุอิเล็กโทรดแบบแข็งที่มีความเข้ากันได้เชิงกลจำกัด
กับเนื้อเยื่ออ่อน
และต้องมีรูปแบบเพื่อกระตุ้นการยืด ซึ่งจะจำกัดความหนาแน่นของอุปกรณ์ โพลิเมอร์ตัวนำมีความอ่อนนุ่มในตัว เอาชนะปัญหาความเข้ากันได้ของเนื้อเยื่อ พวกเขายังได้รับประโยชน์จากความจุปริมาตรขนาดใหญ่ที่รับประกันการบันทึกสัญญาณคุณภาพสูงและการฉีดประจุที่เพิ่มขึ้นสำหรับการกระตุ้น
แม้จะมีข้อได้เปรียบเหล่านี้ โพลิเมอร์ที่นำไฟฟ้าก็ไม่สามารถยืดได้ภายในตัว และการดัดแปลงทางเคมีที่มีอยู่แล้วซึ่งใช้เพื่อกระตุ้นให้เกิดการยืดได้ส่งผลให้มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำเกินไปสำหรับการใช้งานด้านชีวอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องนั่นคือเหตุผลที่นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดนำ ใช้การออกแบบอย่าง
มีเหตุผลเพื่อสร้างวัสดุที่มีความนำไฟฟ้าสูง ยืดได้ และปรับเปลี่ยนรูปแบบภาพถ่ายได้สำหรับใช้ในไบโออิเล็กทรอนิกส์ โดยเผยแพร่ผลงานของพวกเขาในScience ผู้เขียนคนแรกของการศึกษาอธิบายว่า “เราเป็นคนแรกที่ใช้การออกแบบโครงสร้างซูปราโมเลกุลนี้ในสาขาโพลิเมอร์ที่ยืดได้
วิศวกรรมโมเลกุลเพื่อตอบสนองความต้องการการออกแบบที่ซับซ้อนหรือโพลี(3,4-เอธิลีนไดออกซีไทโอฟีน):โพลีสไตรีนซัลโฟเนต – เป็นหนึ่งในโพลิเมอร์นำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและได้รับการตรวจสอบมากที่สุดสำหรับใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชีวภาพ ความพยายามก่อนหน้านี้ในการปรับเปลี่ยน
คุณสมบัติเชิงกลของ PEDOT:PSS อาศัยวิธีการผสมกับสารเติมแต่งไอออนิกหรือโมเลกุล แต่เนื่องจากไม่ได้เชื่อมโยงข้ามกับพอลิเมอร์ตัวนำ สารเติมแต่งจึงมักถูกชะล้างออกไปในสภาพแวดล้อมทางชีวภาพที่เปียกชื้น ซึ่งส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดลงอย่างมาก
กล่าวว่า
“เป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่สำหรับระบบโพลิเมอร์ตัวนำเดียวที่มีความสามารถในการยืดเชิงกลสูงและการนำไฟฟ้าไปพร้อม ๆ กัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเราสร้างชิ้นส่วนขนาดเล็กลงไปจนถึงขนาดคุณสมบัติระดับเซลล์สำหรับการใช้งานจริงในระดับอุปกรณ์” Jiang กล่าวแบบโมเลกุลต่อโมเลกุล ตั้งสมมติฐานว่า
ความสามารถในการยืดตัวสูงจำเป็นต้องมีจุดเชื่อมต่อเคลื่อนที่ที่มีการจัดเรียงที่เป็นไปได้จำนวนมาก พวกเขาออกแบบโครงสร้างโพลีโรทาเซน (PR) พร้อมวงแหวนไซโคลเดกซ์ทรินที่สามารถ “เลื่อน” ได้อย่างอิสระตามแกนโพลีเมอร์ นี่เป็นงานแรกที่นำโทโพโลยีหรือการจัดเรียงเชิงพื้นที่มาใช้
ในการออกแบบโพลิเมอร์ตัวนำ นักวิจัยได้ออกแบบเคมีโพลิเมอร์เพื่อตอบสนองความต้องการทั้งหมดของการรวมเข้ากับ เพื่อให้ละลายน้ำได้และเพิ่มปฏิสัมพันธ์กับพอลิเมอร์ตัวนำ พวกเขาใช้โพลีเอทิลีนไกลคอลเป็นแกนหลักและโซ่ด้านข้าง เพื่อนำเสนอความสามารถในการสร้างรูปแบบภาพถ่าย
พวกเขาได้เพิ่มเมทาไครเลตลงบนโซ่ด้านข้าง ทำให้มีขนาดคุณลักษณะ 2 µm สุดท้ายนี้ พวกเขาทราบว่าวัสดุอเนกประสงค์นี้สามารถคงอยู่ได้จากการผ่านกรรมวิธีกรดซัลฟิวริก ซึ่งช่วยเพิ่มการบรรจุของโซ่และทำให้การนำไฟฟ้าโดยรวมดีขึ้น วัสดุใหม่นี้ซึ่งทีมงานเรียกว่า มีประสิทธิภาพดีกว่าการปรับเปลี่ยน
ก่อนหน้านี้ทั้งหมด ทำให้ได้ค่าการนำไฟฟ้าที่เสถียรที่ 6,000 S/cm แม้ในสภาวะความเครียดสูงถึง 100% เหนือกว่าการแข่งขันการออกแบบส่วนต่อประสานอิเล็กทรอนิกส์ชีวภาพมีความสำคัญต่อการใช้งานในร่างกาย “เราต้องการการติดต่อที่ดีที่สุดบนอินเทอร์เฟซ เพื่อให้เราสามารถมีคุณภาพสูงสุด
หรืออัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนในสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกที่ท้าทาย” Jiang กล่าว ทีมงานประสบความสำเร็จด้วยวัสดุ TopoE-S เมื่อเทียบกับไมโครแคร็กโกลด์ ซึ่งเป็นอิเล็กโทรดที่ยืดได้ดีที่สุดตัวหนึ่ง มีอิมพีแดนซ์ไฟฟ้าเคมีต่ำกว่าในทุกช่วงความถี่ นี่เป็นเพราะพื้นที่สัมผัสเคมีไฟฟ้าที่ใหญ่กว่า
ซึ่งช่วยลดอิมพีแดนซ์ระหว่างพื้นผิวได้อย่างมาก คุณสมบัติทั้งหมดนี้จำเป็นสำหรับการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าพลังงานต่ำ นักวิจัยตั้งข้อสังเกตอาร์เรย์ สามารถสร้างลวดลายเป็นอิเล็กโทรดขนาด 100 µm ในขณะที่คุณสมบัติที่อ่อนนุ่มและยืดหยุ่นช่วยให้แนบไปกับผิวหนังได้ ดังนั้น ทีมงานจึงสามารถสร้างอุปกรณ์
เพื่อทำการถ่ายภาพด้วยคลื่นไฟฟ้าที่มีความละเอียดสูง (การวัดกิจกรรมทางไฟฟ้าของกล้ามเนื้อ)เพื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถของวัสดุขั้นสูงนี้ นักวิจัยได้หันมาใช้ปลาหมึกซึ่งเป็นแท่นทดสอบที่สมบูรณ์แบบ เนื่องจากกล้ามเนื้อของพวกมันผิดรูปอย่างมาก พวกเขาพบว่าเมื่อกระตุ้นด้วยไฟฟ้า
ที่แขนปลาหมึก
อุปกรณ์อิเล็กโทรไมโอกราฟีจะบันทึกการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมของกล้ามเนื้อด้วยอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ดีอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นไปไม่ได้หากมีโพรบที่แข็งกว่านี้ แอปพลิเคชั่นการรักษาทางการแพทย์ใหม่เมื่อมองไปในอนาคต Jiang และเพื่อนร่วมงานกำลังคิด
เกี่ยวกับเครื่องมือใหม่ๆ ที่สามารถปรับปรุงการปฏิบัติทางคลินิกได้ “ด้วยการสื่อสารและการทำงานร่วมกัน [กับแพทย์] เราเข้าใจว่ามีความต้องการทางคลินิกที่ไม่ได้รับการตอบสนอง เราพยายามออกแบบเครื่องมือที่สามารถช่วยปรับปรุงการดูแลผู้ป่วยได้” เขาอธิบายได้รับการออกแบบมา
เพื่อตอบสนองความต้องการทางคลินิกที่ไม่ได้รับการตอบสนองดังกล่าว ตัวอย่างหนึ่งคือความสามารถในการแมปก้านสมองก่อนการผ่าตัดประสาท เพื่อกำหนดจุดเริ่มต้นที่ปลอดภัยสำหรับการผ่าตัด ปัจจุบัน ขั้นตอนนี้ยังคงดำเนินการโดยใช้อิเล็กโทรดจำนวนมากที่แพทย์ต้องเคลื่อนผ่านพื้นผิวด้วยตนเอง ซึ่งช่วยยืดเวลาของขั้นตอนอย่างมาก นักวิจัยได้ออกแบบ TopoE-S ให้เป็นอาร์เรย์ที่มีความหนาแน่นสูง
credit: coachwalletoutletonlinejp.com tnnikefrance.com SakiMono-BlogParts.com syazwansarawak.com paulojorgeoliveira.com NewenglandBloggersMedia.com FemmePorteFeuille.com mugikichi.com gallerynightclublv.com TweePlebLog.com
