Z tego artykułu dowiesz się:
- Na czym polega przełom w technologii elektroniki noszonej.
- Dlaczego sygnał z ultracienkich elektrod może być bardziej precyzyjny niż z tradycyjnych rozwiązań medycznych.
- Jak ta innowacja może wpłynąć na sektor medyczny i interfejsy VR/AR.
Przełomowa technologia oparta na nanorurkach węglowych, którą opracowali japońscy naukowcy, ma wyeliminować bariery psychologiczne towarzyszące noszeniu aparatury diagnostycznej i otworzyć szeroko drzwi do interakcji człowieka z maszyną.
Elektronika „znikająca w tle”
Technologia noszona (tzw. wearables) od lat zmierza w stronę miniaturyzacji, jednak dotychczasowe rozwiązania – nawet te określane mianem „dyskretnych” – wciąż rzucały się w oczy i wywoływały dyskomfort. Przełom zaprezentowany przez zespół naukowców z Instytutu Nauk Przemysłowych Uniwersytetu Tokijskiego wyznacza zupełnie nowy standard w tej dziedzinie. Japońscy badacze stworzyli ultracienkie elektrody nakładane bezpośrednio na skórę twarzy, które charakteryzują się niespotykanym dotąd stopniem dyskrecji. Są niezauważalne, a w dotyku niewyczuwalne. Badacze na łamach prestiżowego czasopisma naukowego „Science Advances” wskazują, że ich technologia ma zaledwie około 200 nanometrów grubości, co czyni ją wielokrotnie cieńszą od pojedynczego ludzkiego włosa. Konstrukcja bazuje na elastycznej, rozciągliwej folii, w którą wbudowano przeźroczyste, przewodzące nanorurki węglowe. Dzięki tak precyzyjnej inżynierii materiałowej, naniesiony na skórę mikroskopijny układ idealnie odwzorowuje naturalną fakturę oraz wygląd ludzkiego naskórka. W przeciwieństwie do tradycyjnych elastycznych obwodów, japoński czujnik nie odbija światła i nie tworzy sztucznego połysku, pozostając niemal niedostrzegalnym na różnorodnych odcieniach karnacji. Jak podkreśla prof. Naoji Matsuhisa, główny autor badania, aby elektronika noszona mogła naprawdę wpisać się w codzienne życie, musi znikać w tle. „Ludzie powinni mieć możliwość noszenia czujników bez poczucia, że są obserwowani, oceniani czy skrępowani” – wskazał.
Testy laboratoryjne wykazały, że osoby noszące elektrody na twarzy ani zewnętrzni obserwatorzy nie byli w stanie wykryć obecności czujników – ani za pomocą wzroku, ani poprzez dotyk.
To będzie przełom w medycynie?
Stworzenie niewidzialnych elektrod to nie tylko sukces z zakresu estetyki czy ergonomii, ale przede wszystkim kluczowy krok w stronę podniesienia precyzji badań naukowych i medycznych. Do tej pory powszechnym problemem w badaniach nad ludzkim zachowaniem, układem nerwowym i biosygnałami był tzw. efekt artefaktu obecności urządzenia. Kiedy pacjent lub badany ma świadomość przyklejonych do twarzy kabli, grubych elektrod i widocznego sprzętu diagnostycznego, jego zachowanie, poziom stresu oraz stan emocjonalny ulegają podświadomej zmianie. To z kolei zniekształca gromadzone dane.
Nowe japońskie elektrody eliminują ten zakłócający czynnik psychologiczny, zapewniając przy tym jakość pomiarów, która w niektórych aspektach przewyższa dotychczasowe rozwiązania stosowane w medycynie. Zespołowi z Tokio udało się zarejestrować pełną paletę sygnałów biologicznych: elektrookulograficznych (EOG) – odpowiadających za ruchy gałek ocznych, elektromiograficznych (EMG) – mierzących aktywność mikromięśni twarzy, a także elektroencefalograficznych (EEG) – rejestrujących falową aktywność mózgu.
Czytaj więcej
Naukowcy zbudowali mikroskopijne, zasilane światłem roboty, które potrafią „myśleć", pływać i działać samodzielnie niemal tak jak żywe komórki. Bad...
Co istotne, w przypadku kilku kategorii rejestrowanych danych jakość sygnału okazała się wyższa niż ta uzyskiwana przy użyciu konwencjonalnych elektrod żelowych. W konsekwencji spektrum potencjalnych zastosowań nowej technologii jest niezwykle szerokie. Naukowcy przewidują, że ultracienkie czujniki znajdą zastosowanie w subtelnym, stałym monitorowaniu stanów emocjonalnych, poziomu skupienia oraz funkcji poznawczych pacjentów. Niewidoczne elektrody rejestrujące ruch oczu oraz mimikę twarzy mogą stać się standardem w sterowaniu urządzeniami elektronicznymi, systemami wspomagającymi osoby z niepełnosprawnościami czy zaawansowanymi zestawami wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości (VR/AR), eliminując ciężkie gogle.
