Многие люди избегают носимых медицинских устройств из-за их заметности. Умные часы и кольца всё ещё выглядят как техника, а не как часть одежды. Исследователи из Университета Тафтса предложили другой подход — тонкие, лёгкие и гибкие «нитевые» электроники, которые почти не ощущаются на теле.
Учёные под руководством профессора Самира Сонкусале (Sameer Sonkusale) создали интегрированные схемы прямо на нитях. В состав входят датчики, транзисторы и другие компоненты. В отличие от жёстких накладок, эти нити можно скручивать, растягивать и сгибать без повреждений.
В основе конструкции — гибкие микротранзисторы, закреплённые на покрытых золотом волокнах. Между концами нитей находится эвтектогель — мягкий материал, который создаёт крошечный зазор и позволяет управлять потоком электронов. Благодаря этому нить работает как полноценная схема: с резисторами, конденсаторами и другими элементами.
Эвтектогель достаточно мягкий, чтобы касаться кожи, стабилен и позволяет ремонтировать транзисторы простым нагревом. Производство не требует фотолитографии, высоких температур и чистых комнат, поэтому в будущем такие нити могут оказаться относительно недорогими.
Что уже умеет система
В экспериментах датчики на нитях усиливали слабые сигналы организма. Закреплённый на виске сенсор регистрировал моргание, а датчик на груди — изменения дыхания. Такие данные потенциально можно использовать для отслеживания стресса, состояния здоровья и других показателей.
«Перенеся электронику с плоских накладок на свободные нити, мы открыли путь к носимой биоэлектронике, которая больше похожа на волокна, чем на аппаратное обеспечение», — говорит Сонкусале.
Где это может пригодиться
Нити можно вшивать в спортивную и рабочую одежду или прикреплять прямо к коже. В перспективе их даже предлагают использовать как хирургические швы для мониторинга процессов внутри организма. Среди возможных применений — контроль дыхания у взрослых и младенцев, оценка риска падений, создание профилей движения для выявления физического и когнитивного снижения.
Ведущий автор работы, аспирант Вэньсинь Цзэн (Wenxin Zeng), отмечает, что платформа всё ещё находится на ранней стадии. В будущем исследователи планируют повысить скорость и точность изготовления, а также научить нитевые схемы выполнять более сложные функции.
Пока это лабораторная разработка. Однако идея уже понятна: медицинский мониторинг может стать почти незаметным и естественным, как обычная нить в одежде.
Исследование опубликовано в журнале Applied Materials and Interfaces.
