'e-Skin' Ho'olike i ka 'ili olaola a me kona mau hana

ʻO ka loaʻa ʻana o kahi ʻano hou o ka malleable, ho'ōla ponoʻī a hiki ke hoʻohana hou ʻia ka "ili uila" he nui nā noi i ka nānā ʻana i ke olakino, robotics, prosthetics a me nā mea biomedical i hoʻomaikaʻi ʻia.

ʻO kahi papahana i paʻiʻia ma 'O nā hana pāku'i hōʻike i kahi ʻili uila hou (a i ʻole e-ili wale nō) i loaʻa nā waiwai he nui e like me ka malleability, hoʻōla ponoʻī a me ka recyclability piha ke hoʻohālikelike ʻia me ke kanaka. ili¹.ʻO ka ʻili, ʻo ko mākou kino nui loa, ʻo ia ka uhi ʻiʻo ke ʻike ʻia ma waho. ʻO ko mākou ʻili he ʻano nui loa e hana ana ma ke ʻano he pale wai, pale a mālama i ko mākou kino mai nā ʻano pōʻino o waho a i ʻole nā ​​​​mea e laʻa i ka lā. ʻO kekahi o nā hana o ka ʻili ka hoʻoponopono ʻana i ka mahana o ke kino, ka pale ʻana i ke kino mai ka lawe ʻana i nā mea ʻawaʻawa a me ka excretion o nā mea ʻawaʻawa (me ka hou), kākoʻo mechanical a immunological a me ka hana ʻana i nā mea koʻikoʻi. wikamina D he mea nui no ko kakou iwi. He mea ʻike nui ka ʻili me nā aʻalolo nui e kamaʻilio koke me ka lolo.

Ke hana nei nā mea noiʻi ma ka honua holoʻokoʻa i ka hoʻomohala ʻana i nā ʻano like ʻole a me nā nui o ka 'wearable e-ili' me ka pahuhopu o ka ho'āʻo e mimic ke ola honua ʻili a me kāna mau hana like ʻole. Loaʻa ka makemake nui no nā mea maʻalahi a hiki ke hoʻopili ʻia me ka ʻili kanaka palupalu a curvilinear. Nanoscale (10^-9m) hiki i nā mea waiwai ke hāʻawi i ka pono mechanical a me ka uila versatility e hoʻololi ana i ka silika paʻa i hoʻohana mau ʻia ma mua. Ua hoʻomohala maikaʻi ka hui i alakaʻi ʻia e Kauka Jianliang Xiao ma ke Kulanui o Colorado, Boulder, USA i kahi ʻili uila uila (e-skin) me ka pahuhopu o ka unuhi ʻana i ka paʻi sensory o ka ʻili kanaka i nā robots a me nā prosthetics. Aia kēia ho'āʻo i ka loaʻa ʻana o kahi ʻenehana "ʻaʻahu" i ka wā e hiki mai ana e loaʻa i ka waiwai nui a me ka waiwai i ka lāʻau lapaʻau, ʻepekema a me ka ʻenekinia.

E-ʻili: ho'ōla iā ia iho a hiki ke hana hou

ʻO ka ʻili-e he mea lahilahi a translucent nona ka a puke moʻolelo ʻano o ka pūnaewele polymer ikaika i hoʻopaʻa ʻia me ka covalently, i kapa ʻia he polyimine, i hoʻopaʻa ʻia me nā nanoparticles kālā no ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka ikaika mechanical, ke kūpaʻa kemika a me ka conductivity uila. Aia i loko o kēia e-ʻili nā mea ʻike e ana i ke kaomi, ka mahana, ka haʻahaʻa a me ke kahe ʻana o ka ea. Ke manaʻo ʻia nei kēia e-ili he mea kupaianaha no ka mea ua hoʻohui ʻia me nā hiʻohiʻona he nui e hoʻohālikelike ai i ka ʻili kanaka. Hiki ke maʻalahi a hiki ke hoʻonoho maʻalahi ma luna o nā ʻaoʻao curved (e laʻa i nā lima a me nā wāwae o ke kanaka, nā lima robotic) ma o ka hoʻohana ʻana i ka wela haʻahaʻa a me ke kaomi ʻana me ka hoʻokomo ʻole ʻana i nā koʻikoʻi nui. Loaʻa iā ia nā waiwai hoʻōla ponoʻī kahi i ʻoki ʻia a i ʻole ka pōʻino i hana ʻia e kahi kūlana o waho, hana hou ka e-ili i nā paʻa kemika ma waena o nā ʻaoʻao ʻelua e hoʻihoʻi i ka matrix no kāna hana kūpono a hoʻi i kona kūlana paʻa mua.

Inā hiki ʻole ke hoʻohana ʻia kēia e-skin ma muli o kekahi kūlana, hiki ke hana hou ʻia a lilo i ʻili e-ʻili hou ma ka waiho ʻana i loko o kahi hopena recycling e "hoʻokahe" i nā mea e-ili e kū nei a hoʻololi iā ia i " hou” e-ili. ʻO kēia hāʻina hana hou - he hui ʻana o ʻekolu pūhui kemika i kūʻai ʻia ma ka ethanol - hoʻohaʻahaʻa i nā polymers a me nā nanoparticles kālā i lalo o ka hopena. Hiki ke hoʻohana hou ʻia kēia mau polymers i hana hou ʻia e hana i ka e-ʻili hou. ʻO kēia ho'ōla ponoʻī a me ka hana hou ʻana i hiki ke loaʻa i ka wela lumi e pili ana i ka hoʻopaʻa ʻana o ka polymer i hoʻohana ʻia. ʻO ka maikaʻi o ka pūnaewele polymeric o polyimine ʻo ia ka mea hiki ke hoʻohuli ʻia a hiki ke wāwahi ʻia a hana hou ʻia ʻaʻole e like me ka nui o nā mea thermostat maʻamau ʻaʻole hiki ke hana hou ʻia a hana hou ʻia a hana hou ʻia ma muli o nā paʻa hiki ʻole ke hoʻololi ʻia i loko o kā lākou pūnaewele polymeric cross-linked. ʻOi aku ka ikaika o kēia ma mua o ka ʻili kanaka ponoʻī a hiki ke hoʻohana ʻia i mea hoʻonui iā ia ma mua o ka pani. ʻOluʻolu nō hoʻi ke hoʻopā ʻana a me ka manaʻo e like me ka ʻili maoli i hiki ke hoʻolilo iā ia i mea uhi uhi i ka wā e hiki mai ana, ʻo nā mea uila.

Ua hoʻomaikaʻi ʻia ka ʻili a me ka haʻahaʻa o ke kumu kūʻai o ka e-skin a hiki i ia e-skin ke hōʻemi nui i ka ʻōpala uila a me ka hopena o ke kaiapuni a hiki ke hoʻohana nui ʻia a kaulana i nā mea hana ma nā ʻano like ʻole. ʻOiai ʻaʻole hiki ke kani i kēia manawa, hiki ke hoʻohana like ʻia kēia ʻenehana hoʻohana hou i nā mea uila kahiko pū kekahi. ʻO ka ʻoiaʻiʻo, ʻo nā mea hoʻomaʻamaʻa hoʻoikaika kino o kēia lā a me nā mea nānā olakino i hoʻopau ʻia i hoʻohui ʻia i ka mauna ulu o ka e-waste compounding pilikia pili i ke kaiapuni. Hiki ke hoʻopaʻa ʻia ka ʻili e a puni ko mākou ʻāʻī a i ʻole ma ko mākou mau lima lima a ua like paha kēia me nā mea hiki ke hoʻopaʻa ʻia a i ʻole nā ​​peʻa manawaleʻa a i ka wā e pōʻino ai hiki ke hana hou ʻia a hoʻohana hou ʻia. Ma muli o ka maʻalahi o ka e-ʻili, hiki ke hoʻopiʻi a wili a hiki ke hana ʻia e like me ka mea nāna e hoʻohana. Wehe ka ʻenehana i nā ala no ka naʻauao nā lopako kahi e hiki ai ke hoʻopaʻa ʻia ka ʻili uila ʻoluʻolu a ʻoluʻolu hoʻi i ke kino o kahi lopako a i ʻole kekahi lālā hana. No ka wehewehe ʻana, hiki i ka lima prosthetic a i ʻole ka wāwae i ʻōwili ʻia i loko o kēia ʻili uila hiki ke ʻae i ka mea hoʻohana e pane i ka hoʻololi ʻana i ka mahana a me ke kaomi ma muli o ka nui o nā mea ʻike i hoʻohui ʻia i loko. ʻO nā lima a i ʻole nā ​​wāwae robotics i hoʻopili ʻia me ia ʻili e hiki ke hana i nā robots e hana maʻalahi i ke kanaka a palekana a hilinaʻi. No ka laʻana, hiki ke hoʻopili pono ʻia ka e-ʻili i kahi lopako e mālama ana i kahi pēpē a i ʻole kahi ʻelemakule palupalu a no laila ʻaʻole e hoʻohana nui ka robot. ʻO kekahi noi o ka e-ili hiki ke loaʻa i nā wahi pōʻino a i ʻole nā ​​​​hana kiʻekiʻe. Hiki ke hoʻohana ʻia kēia ʻenehana me nā pihi virtual, nā mana a i ʻole nā ​​​​puka e hiki ai ke hana me ka ʻole o ka launa kino kanaka, no ka laʻana i ka ʻoihana pahū a i ʻole nā ​​laina hana ʻino ʻē aʻe, a no laila hiki i kēia e-ili ke hoʻemi i ka manawa. o kekahi eha kanaka.

Hoʻohui i ka hōʻike i ka e-ʻili

Ua hoʻohui hou kahi hui o nā mea noiʻi ma ke Kulanui o Tokyo i kahi hōʻike²(micro-LED) i ka ultrathin, nā ʻili e-ʻili kaila e hiki ai ke hōʻike i nā hōʻailona like ʻole o ka nānā ʻana i ke olakino i ka manawa maoli (e laʻa me ke ana ʻana i nā pae glucose i ka poʻe me ka maʻi diabetes a i ʻole ke ʻano nalu o ka electrocardiogram o ka puʻuwai. hoomanawanui). Loaʻa i kēia mau patches kahi wili hiki ke hoʻopaʻa ʻia a no laila hiki ke kūlou a kikoo paha a hiki i 45 precent e pili ana i ka neʻe ʻana o ka mea hoʻohana. Ua manaʻo ʻia kēia mau mea he hoʻolālā maʻalahi a paʻa loa i kēia mau manawa. ʻO ka hoʻokahe mau ʻana o nā ʻili ʻili kanaka ke manaʻo ʻia e hāʻule paha ka pā ma hope o kekahi mau lā akā hiki ke hana ʻia a puni.

ʻO kēia haʻawina, alakaʻi ʻia e Polofesa Takao Someya e ʻōlelo nei e hiki ke hoʻohana ʻia kēlā hōʻike e hiki ai i ka heluhelu ʻana a me ka haʻi ʻana i ka ʻike olakino ma ke ʻano maʻalahi a maʻalahi ʻaʻole wale no nā maʻi akā no nā ʻohana pū kekahi, nā mea mālama a me nā limahana olakino ma ke kino a i ʻole. mamao. Loaʻa iā ia nā memo. Manaʻo nā mea noiʻi e hoʻomaikaʻi hou i ka hilinaʻi o ka patch, e hoʻonui i ke kumukūʻai a hoʻonui pū i kāna hana no kahi ākea ākea a puni ka honua. ʻO kā lākou pahuhopu ka hoʻomaka ʻana i kēia hāmeʻa ma ka mākeke ma ka hopena o 2020.

Nā hoʻāʻo i mua

ʻO ka hoʻomohala ʻana i ka e-skin he noiʻi moʻolelo hoihoi loa, akā naʻe, ʻaʻole i hoʻokō maikaʻi ʻia kekahi o nā waiwai kumu o kā mākou - ka maʻalahi a me ka hiki ke hoʻolōʻihi ʻia e ka e-skin. He palupalu ka ʻili e akā ʻaʻole like me ka ʻili kanaka. Wahi a nā mea kākau, ʻaʻole maʻalahi loa ka hana hou ʻana o ka mea. Ua ʻike ʻia kahi hōʻemi iki o ka hana ʻike holoʻokoʻa i kahi ʻili e-ʻili i hoʻōla hou ʻia / recycled i hoʻohālikelike ʻia me kahi module hou, pono e hoʻoponopono piha ʻia me ka noiʻi hou aku. He kiʻekiʻe nō hoʻi nā māla magnetic i hoʻohana ʻia e nā e-skins a pono e hoʻemi ʻia i lalo. I kēia manawa, hoʻohana ʻia ka hāmeʻa mai kahi kumu waho ʻaʻole hiki ke hoʻohana ʻia, akā hiki ke loaʻa i nā pihi liʻiliʻi e hiki ke hoʻihoʻi hou i ka mana o ka hāmeʻa. Makemake ʻo Dr.Xiao a me kāna hui e hoʻomaʻemaʻe i kēia huahana a hoʻomaikaʻi i ka hoʻonā scaling i mea e hiki ai ke hoʻokō i nā pilikia hoʻokele waiwai a ʻoi aku ka maʻalahi o kēia ʻili e hana a kau ma luna o nā robots a i ʻole prosthetics a i ʻole nā ​​mea lapaʻau a i ʻole kekahi mea ʻē aʻe.

***

Puna (s)

1. Zou Z et al. 2018. Hiki ke ho'ōla hou ʻia, hiki ke hana hou ʻia, a me ka ʻili uila hiki ke hoʻololi ʻia e ka dynamic covalent thermoset nanocomposite. 'O nā hana pāku'i. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq0508

2. Someya T. 2018. Hoʻomau Ola-Monitoring Me Ultraflexible On-Skin Sensors. AAAS Annual Meeting Symposium, Austin, Texas, Pepeluali 17, 2018. https://aaas.confex.com/aaas/2018/meetingapp.cgi/Paper/20827

3. Yokota T. et al. ʻO ka ʻili photonic organik ultraflexible. HANA HANAU. 15 ʻApelila 2016. Vol 2, Puka 4. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.1501856

***