معرفی زیست حسگرهای پوشیدنی بدون باتری مبتنی بر NFC

پژوهشگران در مرکز الکترونیک یکپارچه با بیو، دانشگاه نورث وسترن، توسعه‌ی بیوسنسورهای تعریق را با آخرین سنسورهای گلوکز و لاکتات خود تلفیق می‌کنند.

بیو سنسور تعریق چیست؟

بیوسنسور تعریق دستگاهی است که میزان فیزیولوژیکی تعریق را پایش می‌کند؛ این سنسورها اغلب به بازو یا کتف بسته می‌شوند چراکه این نواحی در مقایسه با باقی بدن، بیشترین میزان عرق را تولید می‌کنند. بیشتر مواقع، بیوسنسورهای تعریق برای تحلیل بیومارکرهایی مانند گلوکز، لاکتات یا سدیم طراحی می‌شوند و اطلاعاتی درباره‌ی میزان گلوکز، فعالیت ماهیچه یا هیدراسیون ارائه می‌کنند.

بیوسنسورهای تعریق در صنعت دستگاه‌های پزشکی و همینطور محیط آکادمیک توجه بسیاری را به خود جلب کرده و به عنوان فرصتی منحصربفرد به منظور پایش غیرتهاجمی بیومارکرهای مهم برای کاربردهای سلامتی و تناسب اندام و همچنین تشخیص و درمان پزشکی به حساب می‌آیند.

پژوهشگرانِ مرکز الکترونیک یکپارچه با بیو، دانشگاه نورث وسترن، به رهبری پروفسور جان راجرز، جزو افرادی هستند که بررسی بیوسنسورهای پوشیدنی تعریق را به سرانجام می‌رسانند. یکی از انتشارات اخیر آن‌ها با عنوان “سیستم‌های الکترونیکی/میکروفلوئیدیِ تماس با پوست بدون باتری برای تحلیل همزمان الکتروشیمیایی و کالری شماری تعریق” تلاش آن‌ها را برجسته می‌سازد.

توان بی‌سیم از طریق ارتباطات میدان نزدیک

یکی از ویژگی‌های اصلی که تیم پژوهش به آن بها دادند عملکرد بدون باتری دستگاهشان بود. گروه پژوهشی راجرز به جای شارژ کردن دستگاه خود با باتری سلولی اولیه و ثانویه، تصمیم گرفتند هم برای شارژ و هم برای ارتباط، از قابلیت ارتباطات میدان نزدیک (NFC) استفاده کنند.

استفاده از این روش در تگ‌های ارتباطات میدان نزدیک مصرف کننده جهت ارتباط کوتاه بُرد میان تگ و دستگاه هوشمند مبتنی بر ارتباطات میدان نزدیک بسیار پرطرفدار است. با اینکه ارتباطات میدان نزدیک برخلاف آنچه بسیاری انتظار داشتند، کاملا صنعت الکترونیک مصرفی را تصرف نکرده، اما در پرداخت پول بدون تماس از طریق گوشی‌های موبایل و ساعت‌های هوشمند، شاهد استفاده‌ی رو به رشد آن هستیم.

ارتباطات میدان نزدیک مقدار بسیار کمی انرژی تولید می‌کنند، بنابراین ضروری است مدار با توان بسیار بسیار پایین عمل کند. آن‌ها از ترانسپوندر سنسور RF430FRL152H از تگزاس اینسترومنت استفاده می‌کنند که برای کار با باتری‌های کوچک یا حتی جالب‌تر از آن، کار با میدان مغناطیسی طراحی شده است.

RF430FRL152H ولتاژ کاری بسیار پایین معادل ۱.۴۵ ولت دارد و برای کنترل توان متغیر و تنظیم نشده که با میدان مغناطیسی متناوب تامین می‌شود طراحی شده است.

RF430FRL152H معماری میکرو کنترلر کم توان و محبوب تگزاس اینسترومنت، MSP430، را دارد که یکی از کمترین ولتاژ‌های کاری در صنعت محسوب می‌شود.

ساخت آنتن ارتباطات میدان نزدیک با استفاده از لیتوگرافی نوری جهت چاپ الگوهای رسانا روی صفحه‌ی منعطف مدار چاپ شده‌ که با استفاده از لایه‌ای از پلی‌ماید که به منظور ضدآبی در مواد سیلیکونی کپسوله شده، در داخل گروه انجام گرفت. توسعه‌ی داخلی آنتن ارتباطات میدان نزدیک برای تیم پژوهشی انعطاف پذیری بسیار زیادی در کنترل کیفی به بار آورد که نتیجه‌ی آن عملکرد فوق العاده‌ی آنتن با ضریب کیفیت بالا، حتی در شرایط خم شدگی آنتن بود.

 مطالعات اولیه‌ی امکان سنجی

پژوهشگران توانایی دستگاه خود را در اندازه‌گیری بیومارکرهای مختلف و شارژ دستگاه با استفاده از گوشی‌های هوشمند مبتنی بر ارتباطات میدان نزدیک و همچنین از طریق آنتن مقیاس بالا سفارشی جهت پایش پیوسته‌ هنگام استفاده از دوچرخه‌ی ثابت، نشان دادند. البته نتایج مقدماتی اما نویدبخش هستند.

مسئله‌ی کوچک سازی و توان کمتر

این پروژه نیاز به کوچک سازی و گزینه‌های منعطف‌تر مربوط به توان جهت توسعه‌ تکنولوژی پیشرفته‌ی پزشکی و همچنین نیاز به مدارهای مجتمع کوچک برای کاهش سایز دستگاه را نشان می‌دهد.

کوچک سازی و کاهش مصرف انرژی برای سنسورهای پوشیدنی مانند سنسورهای حساس و مداوم بسیار مهم است. همچنین این پروژه فرصت‌های کلیدی برای روابط محیط‌های صنعتی-آکادمیک را جهت ساده‌سازی توسعه‌ی تکنولوژی پزشکی جدید با بهره‌مندی از تخصص‌های ویژه‌ی هر بخش، ارائه می‌کند.

 

منابع خبر :

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

بیست − 12 =