อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เหมือนผิวหนังสามารถตรวจสอบสุขภาพของคุณได้อย่างต่อเนื่อง

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้และยืดหยุ่นกำลังเข้ามาสู่การใช้งานในชีวิตประจำวัน และยังคงต้องใช้ศักยภาพอย่างเต็มที่ ในเร็วๆ นี้ เทคโนโลยีนี้จะนำไปใช้กับเซ็นเซอร์ทางการแพทย์ที่มีความแม่นยำซึ่งติดอยู่กับผิวหนัง

ซึ่งออกแบบมาเพื่อตรวจติดตามและวินิจฉัยสุขภาพ มันจะเหมือนกับมีศูนย์การแพทย์ที่มีเทคโนโลยีสูงที่กวักมือเรียกคุณทันที อุปกรณ์คล้ายผิวหนังดังกล่าวกำลังได้รับการพัฒนาในโครงการระหว่างห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Argonne ของกระทรวงพลังงานสหรัฐ (DOE) และโรงเรียนวิศวกรรมโมเลกุล Pritzker (PME)

แห่งมหาวิทยาลัยชิคาโก ผู้นำโครงการนี้คือ Sihong Wang ผู้ช่วยศาสตราจารย์ใน UChicago PME ซึ่งได้รับการแต่งตั้งร่วมกันในแผนกนาโนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของ Argonne

หากสวมใส่เป็นประจำ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ในอนาคตอาจตรวจพบปัญหาสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นได้ เช่น โรคหัวใจ มะเร็ง หรือโรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง แม้ก่อนที่จะมีอาการชัดเจนก็ตาม อุปกรณ์ยังสามารถทำการวิเคราะห์ส่วนบุคคลของข้อมูลสุขภาพที่ติดตาม ในขณะที่ลดความจำเป็นในการส่งสัญญาณไร้สาย

“การวินิจฉัยสำหรับการตรวจวัดสุขภาพแบบเดียวกันอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอายุ ประวัติทางการแพทย์ และปัจจัยอื่นๆ ของบุคคล” หวังกล่าว “การวินิจฉัยดังกล่าว ข้อมูลด้านสุขภาพถูกรวบรวมอย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลานาน เป็นข้อมูลที่เข้มข้นมาก”

อุปกรณ์ดังกล่าวจำเป็นต้องรวบรวมและประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาล ซึ่งเหนือกว่าที่สมาร์ทวอทช์ที่ดีที่สุดสามารถทำได้ในปัจจุบัน และจะต้องทำการกระทืบข้อมูลนี้ด้วยการใช้พลังงานที่ต่ำมากในพื้นที่ที่เล็กมาก

เพื่อตอบสนองความต้องการดังกล่าว ทีมงานจึงใช้การประมวลผลแบบนิวโรมอร์ฟิก เทคโนโลยี AI นี้เลียนแบบการทำงานของสมองด้วยการฝึกชุดข้อมูลในอดีตและเรียนรู้จากประสบการณ์

ข้อดีของมันรวมถึงความเข้ากันได้กับวัสดุที่ยืดได้ การใช้พลังงานที่ต่ำกว่า และความเร็วที่เร็วกว่า AI ประเภทอื่นๆ

ความท้าทายที่สำคัญอื่น ๆ ที่ทีมเผชิญคือการรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เข้ากับวัสดุที่ยืดได้คล้ายผิวหนัง วัสดุหลักในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คือเซมิคอนดักเตอร์ ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบแข็งในปัจจุบันที่ใช้ในโทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์ โดยทั่วไปจะเป็นชิปซิลิคอนแบบแข็ง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดได้นั้นต้องการให้เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูง

ซึ่งยังคงนำไฟฟ้าได้ “ชิป” ที่มีลักษณะคล้ายผิวหนังของทีมงานประกอบด้วยฟิล์มบาง ๆ ของเซมิคอนดักเตอร์พลาสติกรวมกับขั้วไฟฟ้านาโนทองคำที่ยืดได้ แม้จะขยายเป็นสองเท่าของขนาดปกติ อุปกรณ์ของพวกเขายังทำงานได้ตามแผนที่วางไว้โดยไม่มีการแตกร้าวใดๆ

ในการทดสอบครั้งหนึ่ง ทีมงานได้สร้างอุปกรณ์ AI และฝึกฝนให้แยกแยะสัญญาณคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) ที่ดีต่อสุขภาพจากสัญญาณที่แตกต่างกันสี่สัญญาณที่บ่งบอกถึงปัญหาสุขภาพ หลังจากการฝึกอบรม อุปกรณ์มีประสิทธิภาพมากกว่า 95% ในการระบุสัญญาณ ECG อย่างถูกต้อง เซมิคอนดักเตอร์พลาสติกยังได้รับการวิเคราะห์บนบีมไลน์ 8-ID-E ที่ Advanced Photon Source (APS)

ซึ่งเป็นสำนักงานของผู้ใช้ DOE Office of Science ที่ Argonne การสัมผัสกับลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่รุนแรงเผยให้เห็นว่าโมเลกุลที่ประกอบเป็นวัสดุอุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้ายผิวหนังมีการจัดระเบียบใหม่อย่างไรเมื่อมีความยาวเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ผลลัพธ์เหล่านี้ให้ข้อมูลระดับโมเลกุลเพื่อให้เข้าใจคุณสมบัติของวัสดุได้ดีขึ้น

Joe Strzalka นักฟิสิกส์ชาว Argonne กล่าวว่า “การอัปเกรด APS ที่วางแผนไว้จะเพิ่มความสว่างของลำแสงเอ็กซ์เรย์ได้ถึง 500 เท่า” “เราตั้งตารอที่จะศึกษาวัสดุของอุปกรณ์ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ การมีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคมีประจุ และการเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมของมัน แทนที่จะใช้สแนปช็อต เราจะมีภาพยนตร์เพิ่มเติมเกี่ยวกับการตอบสนองเชิงโครงสร้างของวัสดุที่โมเลกุล ระดับ.” ความสว่างของลำแสงที่มากขึ้นและตัวตรวจจับที่ดีกว่าจะทำให้สามารถวัดความอ่อนหรือแข็งของวัสดุที่ตอบสนองต่ออิทธิพลของสิ่งแวดล้อมได้

 

สนับสนุนโดย      เครื่องช่วยฟังโรงพยาบาลรัฐ