วงจรไฟฟ้าบนผิวหนัง มิติใหม่ของอุปกรณ์สวมใส่
|
วงจรไฟฟ้าบนผิวหนัง
#มิติใหม่ของอุปกรณ์สวมใส่
นักวิจัยสามารถคิดค้นวิธีวาดวงจรอิเล็กทรอนิกส์ลงบนผิวหนังโดยตรงได้แล้ว เพื่อทำหน้าที่เป็นเซนเซอร์ตรวจจับข้อมูลทางกายภาพและสรีรวิทยาต่างๆ
ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา เซนเซอร์วัดค่าผ่านผิวหนังพัฒนาอย่างรวดเร็ว เซนเซอร์บางชนิดเป็นเพียงแค่แผ่นนิ่มๆ ที่ยืดหยุ่นโค้งเว้าไปตามผิวหนังได้ แต่ก็ยังไม่สมบูรณ์เสียทีเดียว และแต่ละจุดบนเซนเซอร์อาจเบี่ยงเบนหลุดจากตำแหน่งเดิมได้ ส่งผลต่อความถูกต้องของข้อมูล ทั้งนี้เพราะผิวหนังก็ต้องขยับเขยื้อนไปมา เมื่อผู้ป่วยเคลื่อนไหวร่างกาย
 ถ้าจะแก้ปัญหานี้ ก็คงต้องวาดวงจรลงไปตรงๆบนผิวหนังให้ได้
คณะนักวิจัยที่นำโดยชุนเจียง ยู (Cunjiang Yu) อาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล และฟาฮีม เอร์ชาด (Faheem Ershad) นักเรียนปริญญาเอกสายวิศวกรรมชีวการแพทย์แห่งมหาวิทยาลัยฮูสตัน (University of Houston) ได้พัฒนาหมึกชนิดนำไฟฟ้าที่ผสมขึ้นมาจากเกล็ดเงินและสารละลายโพลิเมอร์ที่เรียกย่อๆ ว่า PEDOT:PSS
จากนั้นบรรจุลงไปในปากกาลูกลื่นที่ดัดแปลงหัวปากกาให้เขียนได้โดยแค่ไถลหมึกที่ปูดออกมาจากปลาย (meniscus) ลงไปบนผิวหนังด้วยอัตราเร็วประมาณ 10 มม. ต่อวินาที ตามช่องแม่พิมพ์ที่ผลิตจากฟิล์มพอลิอิไมด์ (polyimide) และเทป 3M รุ่น Magic Tape ที่หาซื้อได้ทั่วไป
 หมึกจะแห้งภายใน 5 นาทีที่อุณหภูมิห้อง และนักวิจัยก็สามารถแปะสายไฟเข้าไปเลี้ยงวงจรได้ ถ้าวงจรตรงไหนต่อกันไม่สมบูรณ์ ก็แค่ลงหมึกซ้ำเท่านั้น
วิธีนี้ทำให้นักวิจัยวัดความชุ่มชื้นของผิว และสัญญาณไฟฟ้าจากหัวใจและกล้ามเนื้อได้ สำหรับวงจรที่ซับซ้อนขึ้น นักวิจัยก็พัฒนาหมึกขึ้นมาใช้อีกสองชนิด คือชนิดที่เป็นสารกึ่งตัวนำ และเป็นฉนวนไฟฟ้าแบบไดอิเล็กทริก รวมแล้วหมึกสามชนิดนี้สามารถใช้วาดวงจรซับซ้อนที่ใช้งานได้จริง
ยิ่งไปกว่านั้น นักวิจัยยังได้ทดลองสร้างวงจรส่งสัญญาณไฟฟ้าเพื่อกระตุ้นการสมานแผล โดยวาดลงไปบริเวณขอบแผลฝั่งหนึ่งบนหลังหนูทดลอง ผลพบว่าฝั่งที่มีวงจรกระตุ้นไฟฟ้าหายเร็วกว่าฝั่งที่ไม่มี!
เทคโนโลยีนี้จะเปิดมิติใหม่ต่อวงการ wearable bioelectronics แถมยังอาจมีประโยชน์ในสนามรบ เช่น ในการเร่งการรักษาแผลจากสะเก็ดระเบิด เป็นต้น
อ้างอิง
Ultra-conformal drawn-on-skin electronics for multifunctional motion artifact-free sensing and point-of-care treatment โดย Faheem Ershad และคณะ ใน Nature Communications (doi.org/10.1038/s41467-020-17619-1)
(เรียบเรียงโดย สัมโมทิก สวิชญาน) : ที่มา : อาจวรงค์ จันทมาศ https://www.blockdit.com/articles/5fc991ca69092d0cdc739b1a/# |
