Seulo nacionalinio universiteto Medžiagų mokslo ir inžinerijos katedros profesoriaus Seung-Kyun Kang vadovaujama tyrimų grupė, bendradarbiaudama su Dankook universiteto, Ajou universiteto ir Purdue universiteto mokslininkais, sukūrė rekordinio jautrumo deformacijos jutiklį.
Šiame tyrime buvo pristatytas itin jautrus, lankstus ir tempiamas jutiklis, naujoviškai sujungiant mikroįtrūkimus su metastruktūromis. Pažangi technologija leidžia realiu laiku diagnozuoti insultą nuolat stebint kraujotaką, atveriant naujas galimybes tikslios biomedicinos inžinerijos srityje.
Šio tyrimo rezultatai buvo paskelbti internete gruodžio 20 d Mokslo pažanga.
Lankstūs ir tamprūs deformacijų jutikliai nustato biomechaninius signalus arba konkrečių objektų deformacijas pagal laidžių medžiagų elektrinės varžos pokyčius.
Tačiau ankstesnius jutiklius riboja mažas jautrumas ir reikšmingas našumo sumažėjimas, kai matuojami be galo maži įtempimai, mažesni nei 10−3. Šis apribojimas kelia didelių iššūkių ankstyvai diagnozuojant ligas, susijusias su mechaniniais fiziologiniais signalais, taip pat atliekant struktūrinio patikimumo vertinimus ir prevencinius saugos vertinimus.
Pavyzdžiui, smegenų kraujotakos ligas, tokias kaip kraujavimas smegenyse ar išemiją, lydi be galo maži įtempimai, mažesni nei 10−3 kol jie netaps pavojingi gyvybei. Panašiai konstrukcinės medžiagos paprastai patiria 10 paviršiaus įtempimo lygį−5 iki 10−3 prieš katastrofišką gedimą, dėl kurio gali žūti daug žmonių.
Siekdama išspręsti šiuos iššūkius, prof. Kango komanda pristatė metastruktūrą su neigiamu Puasono koeficientu, pasiekiančią iki 100 kartų didesnį jautrumą, palyginti su ankstesniais jutikliais. Jų jutiklis gali aptikti net 10 deformacijų−5 padermės, atitinkančios ilgio pokytį vieno žmogaus plauko paviršiaus atomo masteliu.
Šiame tyrime sukurtas jutiklis pasiekė pasaulyje pirmaujantį jautrumą deformacijai, sustiprindamas elektrinės varžos pokyčius kontroliuojamai plečiant nanoskalės mikroįtrūkimus.
Dėl to jis parodė galimybę stebėti be galo mažas deformacijas, susijusias su mikrobų augimo procesais, pavyzdžiui, realiu laiku aptikti kontaktą, kurį sukelia pelėsių hifų augimas ant duonos (sukuriant net 10 įtempimų lygius).−5).
Naujai sukurtas jutiklis parodė didelį potencialą pritaikyti biologinėje aplinkoje. Mokslininkų komanda sėkmingai pritvirtino jutiklius prie galvos smegenų kraujagyslių paviršiaus kaukolės viduje, todėl realiuoju laiku buvo galima stebėti kraujospūdžio ir kraujotakos pokyčius.
Šis laimėjimas išryškina jutiklio galimybes ankstyvai diagnozuoti smegenų kraujotakos ligas, tokias kaip kraujavimas iš smegenų ir išemija, taip pat širdies ir kraujagyslių sistemos sutrikimus, kartu pateikiant tikslius medicininius duomenis.
Be to, jutiklis sudarytas iš biologiškai skaidžių medžiagų, leidžiančių jam natūraliai suirti be ilgalaikių likučių organizme, užtikrinant pacientų saugumą, nereikalaujant papildomų operacijų ar šalutinio poveikio.
Tyrėjų grupė teigė: „Šis tyrimas skirtas ne tik jutiklių veikimo gerinimui, bet ir novatoriško požiūrio, įveikiančio esminius ankstesnių technologijų apribojimus, pristatymas. Tikimės plataus pritaikymo ne tik bioinžinerijos ir medicinos prietaisuose, bet ir tokiose srityse. kaip robotika, reagavimas į nelaimes ir aplinkos stebėjimas.