एक नए प्रकार के निंदनीय, स्व-उपचार और पूरी तरह से पुन: प्रयोज्य "इलेक्ट्रॉनिक त्वचा" की खोज में स्वास्थ्य निगरानी, रोबोटिक्स, प्रोस्थेटिक्स और बेहतर जैव चिकित्सा उपकरणों में व्यापक अनुप्रयोग हैं।
में प्रकाशित एक अध्ययन विज्ञान अग्रिम एक नई इलेक्ट्रॉनिक त्वचा (या केवल ई-त्वचा) प्रदर्शित करता है जिसमें मानव की तुलना में लचीलापन, स्व-उपचार और पूर्ण पुनर्चक्रण सहित कई गुण होते हैं। त्वचा1त्वचा, हमारा सबसे बड़ा अंग, बाहर से देखने पर मांसल आवरण होता है। हमारी त्वचा एक अत्यधिक बहुमुखी अंग है जो एक जलरोधक, इन्सुलेट ढाल के रूप में कार्य करता है और हमारे शरीर को विभिन्न प्रकार के बाहरी खतरों या कारकों जैसे हानिकारक सूरज से बचाता है। त्वचा के कुछ कार्य शरीर के तापमान का नियमन, विषाक्त पदार्थों के सेवन से शरीर की सुरक्षा और विषाक्त पदार्थों का उत्सर्जन (पसीने के साथ), यांत्रिक और प्रतिरक्षात्मक समर्थन और महत्वपूर्ण पदार्थों का उत्पादन है। विटामिन डी जो हमारी हड्डियों के लिए बहुत जरूरी है। मस्तिष्क के साथ तुरंत संचार करने के लिए पर्याप्त तंत्रिकाओं के साथ त्वचा भी एक विशाल संवेदक है।
दुनिया भर के शोधकर्ता 'पहनने योग्य' के विभिन्न प्रकारों और आकारों को विकसित करने पर काम कर रहे हैं ई-स्किन्स'नकल करने की कोशिश करने के लक्ष्य के साथ जैविक त्वचा और उसके विभिन्न कार्य। नरम और घुमावदार मानव त्वचा के साथ निर्बाध एकीकरण के लिए लचीले और फैलने योग्य उपकरणों की सख्त आवश्यकता है। नैनोस्केल (10-9एम) सामग्री कठोर सिलिकॉन की जगह आवश्यक यांत्रिक और विद्युत बहुमुखी प्रतिभा प्रदान कर सकती है जिसे आमतौर पर पहले इस्तेमाल किया गया है। कोलोराडो विश्वविद्यालय, बोल्डर, यूएसए में डॉ. जियानलियांग जिओ के नेतृत्व में टीम ने रोबोट और प्रोस्थेटिक्स पर मानव त्वचा के संवेदी स्पर्श का अनुवाद करने के लक्ष्य के साथ एक कृत्रिम इलेक्ट्रॉनिक त्वचा (ई-त्वचा) को सफलतापूर्वक विकसित किया है। यह प्रयास भविष्य में एक "पहनने योग्य" तकनीक होने की दिशा में है जिसमें चिकित्सा, वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग क्षेत्रों में बड़ी क्षमता और मूल्य होगा।
ई-त्वचा: स्व-उपचार और पुन: प्रयोज्य
ई-स्किन एक पतला, पारभासी पदार्थ है उपन्यास एक प्रकार का सहसंयोजक बंधित गतिशील पॉलिमर नेटवर्क, जिसे पॉलीमाइन कहा जाता है, जो बेहतर यांत्रिक शक्ति, रासायनिक स्थिरता और विद्युत चालकता के लिए चांदी के नैनोकणों से युक्त होता है। इस ई-स्किन में दबाव, तापमान, आर्द्रता और वायु प्रवाह को मापने के लिए सेंसर भी लगे हुए हैं। इस ई-स्किन को इसलिए उल्लेखनीय माना जा रहा है क्योंकि इसमें कई विशेषताएं शामिल की गई हैं जो इसे मानव त्वचा की बेहद करीबी नकल बनाती हैं। यह अत्यधिक लचीला है और इसे अत्यधिक तनाव उत्पन्न किए बिना मध्यम गर्मी और दबाव डालकर घुमावदार सतहों (जैसे मानव हाथ और पैर, रोबोटिक हाथ) पर आसानी से सेट किया जा सकता है। इसमें अद्भुत स्व-उपचार गुण हैं, जिसमें बाहरी परिस्थितियों के कारण होने वाले किसी भी कट या क्षति पर, ई-त्वचा दो अलग-अलग पक्षों के बीच रासायनिक बंधनों को फिर से बनाती है और मैट्रिक्स को उसकी उचित कार्यक्षमता के लिए बहाल करती है और अपनी मूल बंधी हुई स्थिति में लौट आती है।
यदि यह ई-स्किन किसी भी परिस्थिति के कारण अनुपयोगी हो जाती है, तो इसे पूरी तरह से पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है और इसे एक रीसाइक्लिंग समाधान में रखकर एक नई ई-त्वचा में बदल दिया जा सकता है जो मौजूदा ई-त्वचा सामग्री को "तरल" करता है और इसे " नई "ई-त्वचा। यह पुनर्चक्रण समाधान - इथेनॉल में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध तीन रासायनिक यौगिकों का मिश्रण - समाधान के तल पर पॉलिमर और चांदी के नैनोकणों को नीचा दिखाता है। इन डिग्रेडेड पॉलिमर्स को नई कार्यात्मक ई-स्किन बनाने के लिए नए सिरे से इस्तेमाल किया जा सकता है। यह स्व-उपचार और पुनर्चक्रण जो कमरे के तापमान पर प्राप्य है, इस्तेमाल किए गए बहुलक के रासायनिक बंधन के लिए जिम्मेदार है। पॉलीइमाइन के पॉलीमरिक नेटवर्क का लाभ यह है कि इसका प्रतिवर्ती और अधिकांश पारंपरिक थर्मोस्टेट सामग्रियों के विपरीत तोड़ा और पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है, जिन्हें उनके क्रॉस-लिंक्ड पॉलीमेरिक नेटवर्क के भीतर अपरिवर्तनीय बांडों के कारण न तो फिर से आकार दिया जा सकता है और न ही पुन: संसाधित या पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। यह मानव त्वचा की तुलना में अधिक मजबूत है और इसे प्रतिस्थापन के बजाय इसे बढ़ाने के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। स्पर्श करना भी सुखद है और लगभग वास्तविक त्वचा की तरह महसूस होता है जो संभवतः इसे भविष्य में एक कवरिंग एजेंट के रूप में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के रूप में बना सकता है।
ई-स्किन के पर्यावरण-अनुकूल और कम लागत वाले गुणों की सराहना की गई है और ऐसी ई-स्किन इलेक्ट्रॉनिक कचरे और पर्यावरणीय प्रभाव को काफी कम कर सकती है और विभिन्न क्षेत्रों में निर्माताओं के साथ अत्यधिक उपयोगी और लोकप्रिय हो सकती है। हालाँकि यह इस समय दूर की कौड़ी लग सकता है, लेकिन इस पुन: उपयोग तकनीक को पुराने इलेक्ट्रॉनिक्स वस्तुओं पर भी इसी तरह लागू किया जा सकता है। वास्तव में, आधुनिक समय के फिटनेस ट्रैकर और स्वास्थ्य मॉनिटर एक बार क्षतिग्रस्त हो जाने के बाद ई-कचरा और पर्यावरण संबंधी समस्याओं के बढ़ते पहाड़ को और बढ़ा देते हैं। ई-स्किन को हमारी गर्दन के आसपास या हमारी कलाई पर पहना जा सकता है और ये लचीले पहनने योग्य सामान या अस्थायी टैटू की तरह हो सकते हैं और जब भी वे क्षतिग्रस्त हो जाते हैं तो उन्हें पुनर्नवीनीकरण और पुन: उपयोग किया जा सकता है। चूंकि ई-स्किन लचीली होती है, इसलिए इसे मोड़ा-मरोड़ा जा सकता है और इसे पहनने वाले के हिसाब से कस्टमाइज किया जा सकता है। प्रौद्योगिकी बुद्धिमानों के लिए रास्ते खोलती है रोबोटिक्स जिसमें महसूस करने में सुखद और आरामदायक इलेक्ट्रॉनिक त्वचा को रोबोट या कृत्रिम अंग के शरीर के चारों ओर लपेटा जा सकता है। विस्तार से कहें तो, एक कृत्रिम हाथ या पैर जो इस इलेक्ट्रॉनिक त्वचा में लपेटा जाता है, पहनने वाले को इसमें शामिल कई सेंसरों के कारण तापमान और दबाव में बदलाव पर प्रतिक्रिया करने की अनुमति दे सकता है। ऐसी ई-स्किन से सुसज्जित रोबोटिक्स हाथ या पैर रोबोट को मनुष्यों के प्रति अधिक नाजुक ढंग से कार्य करने और अधिक सुरक्षित और विश्वसनीय बना सकते हैं। उदाहरण के लिए, ई-स्किन को विशेष रूप से किसी बच्चे या नाजुक बुजुर्ग को संभालने वाले रोबोट में फिट किया जा सकता है और इस प्रकार रोबोट बहुत अधिक बल नहीं लगाएगा। ई-स्किन का एक अन्य अनुप्रयोग संभावित रूप से खतरनाक वातावरण या उच्च जोखिम वाली नौकरियों में हो सकता है। यह प्रशंसनीय है कि इस तकनीक का उपयोग आभासी बटन, नियंत्रण या दरवाजे के साथ किया जा सकता है जो मानव शारीरिक संपर्क के बिना किसी भी ऑपरेशन को सक्षम करेगा, उदाहरण के लिए विस्फोटक उद्योग या काम की अन्य खतरनाक लाइनों में, और इस प्रकार यह ई-स्किन शायद संभावनाओं को कम करने में सक्षम हो किसी भी मानवीय चोट का.
ई-स्किन में डिस्प्ले जोड़ना
टोक्यो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने हाल ही में एक डिस्प्ले जोड़ा है2(माइक्रो-एलईडी) से अल्ट्राथिन, बैंड एड-स्टाइल ई-स्किन पैच, जो वास्तविक समय में स्वास्थ्य निगरानी के विभिन्न संकेतों को प्रदर्शित करने में सक्षम बनाता है (उदाहरण के लिए मधुमेह वाले लोगों में ग्लूकोज के स्तर को मापना या हृदय के इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम की चलती तरंग को मापना) रोगी). इन पैच में खिंचाव योग्य वायरिंग होती है और इस प्रकार पहनने वाले की गति के आधार पर यह 45 प्रतिशत तक झुक या खिंच सकता है। इन्हें हाल के दिनों में सबसे लचीला और टिकाऊ डिज़ाइन माना जाता है। मानव त्वचा कोशिकाओं के लगातार झड़ने का मतलब यह हो सकता है कि पैच कुछ दिनों के बाद गिर सकता है, लेकिन इस पर काम किया जा सकता है।
प्रोफेसर ताकाओ सोमेया के नेतृत्व में किए गए इस अध्ययन में कहा गया है कि इस तरह के प्रदर्शन का उपयोग अंततः न केवल रोगियों के लिए बल्कि परिवार के सदस्यों, देखभाल करने वालों और स्वास्थ्य पेशेवरों के लिए या तो व्यक्तिगत रूप से या यहां तक कि चिकित्सा जानकारी को एक सहज और आसान तरीके से पढ़ने और संचार करने में सक्षम बनाने के लिए किया जा सकता है। दूर से। यह संदेश भी प्राप्त करेगा। शोधकर्ताओं का लक्ष्य पैच की विश्वसनीयता में और सुधार करना, इसे अधिक लागत प्रभावी बनाना और दुनिया भर में व्यापक पहुंच के लिए इसके उत्पादन को बढ़ाना है। उनका लक्ष्य इस डिवाइस को 2020 के अंत तक बाजार में उतारना है।
आगे की चुनौतियां
ई-स्किन का विकास एक बहुत ही रोमांचक उपन्यास शोध है, हालांकि, हमारे लचीलेपन और खिंचाव की क्षमता के मूलभूत गुणों में से एक को अभी तक ई-स्किन द्वारा सफलतापूर्वक हासिल नहीं किया जा सका है। ई-त्वचा नरम होती है लेकिन मानव त्वचा की तरह खिंचाव वाली नहीं होती है। लेखकों के अनुसार, जैसा कि यह खड़ा है सामग्री भी बहुत आसानी से प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य नहीं है। एक नए मॉड्यूल की तुलना में एक रिहील्ड/रीसाइक्लिंग ई-स्किन डिवाइस में समग्र सेंसिंग प्रदर्शन में मामूली कमी देखी गई, इसे आगे के शोध के साथ पूरी तरह से संबोधित करने की आवश्यकता है। ई-स्किन द्वारा उपयोग किए जाने वाले चुंबकीय क्षेत्र भी काफी अधिक होते हैं और इन्हें कम करने की आवश्यकता होती है। वर्तमान में डिवाइस एक बाहरी स्रोत से संचालित होता है जो बहुत अव्यावहारिक है, लेकिन इसके बजाय डिवाइस को पावर देने के लिए रिचार्जेबल, छोटी बैटरी होना संभव होना चाहिए। डॉ. जिओ और उनकी टीम इस उत्पाद को परिष्कृत करना चाहते हैं और स्केलिंग समाधान में सुधार करना चाहते हैं ताकि कम से कम आर्थिक बाधाओं को पार किया जा सके और इस ई-स्किन का निर्माण और रोबोट या प्रोस्थेटिक्स या चिकित्सा उपकरणों या किसी अन्य चीज़ पर रखना आसान हो।
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स्रोत (रों)
1. ज़ू जेड एट अल। 2018 गतिशील सहसंयोजक थर्मोसेट नैनोकम्पोजिट द्वारा सक्षम, पुन: प्रयोज्य, पूरी तरह से पुन: प्रयोज्य, और निंदनीय इलेक्ट्रॉनिक त्वचा। विज्ञान अग्रिम. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq0508
2. सोमेया टी। 2018. अल्ट्राफ्लेक्सिबल ऑन-स्किन सेंसर के साथ निरंतर स्वास्थ्य-निगरानी। एएएएस वार्षिक बैठक संगोष्ठी, ऑस्टिन, टेक्सास, फरवरी 17, 2018।
