Электронная кожа, работающая от пота, служит человеко-машинным интерфейсом

Исследователи разработали электронную кожу (e-skin), которая наносится непосредственно поверх настоящей кожи. Изготовленный из мягкой гибкой резины, он может быть оснащен датчиками, которые отслеживают такую ​​информацию, как частота сердечных сокращений, температура тела, уровень сахара в крови и побочные продукты метаболизма, которые являются индикаторами здоровья, а также нервные сигналы, которые контролируют мышцы. Для этого не требуется батарея, так как он работает исключительно на биотопливных элементах, работающих на одном из продуктов жизнедеятельности организма.

Человеческий пот содержит очень высокие уровни химического лактата, соединения, образующегося в качестве побочного продукта нормальных метаболических процессов, особенно в мышцах во время физических упражнений. Топливные элементы, встроенные в электронную кожу, поглощают этот лактат и объединяют его с кислородом из атмосферы, производя воду и пируват, еще один побочный продукт метаболизма. Во время работы биотопливные элементы вырабатывают достаточно электроэнергии для питания датчиков и устройства Bluetooth, аналогичного тому, которое подключает телефон к автомобильной стереосистеме, позволяя электронной коже передавать показания своих датчиков по беспроводной сети.

Хотя связь ближнего поля является распространенным подходом для многих безбатарейных систем электронной кожи, ее можно использовать только для передачи энергии и считывания данных на очень коротком расстоянии. Связь Bluetooth потребляет больше энергии, но является более привлекательным подходом с расширенными возможностями подключения для практических медицинских и роботизированных приложений.

Разработка источника энергии, который мог бы работать от пота, была не единственной проблемой при создании электронной кожи. Он также должен был работать долгое время с высокой энергоемкостью и минимальным ухудшением характеристик. Биотопливные элементы изготовлены из углеродных нанотрубок, пропитанных платино-кобальтовым катализатором, и композитной сетки, удерживающей фермент, расщепляющий лактат. Они могут генерировать непрерывную и стабильную выходную мощность (до нескольких милливатт на квадратный сантиметр) в течение нескольких дней в человеческом поте.

Следующие шаги заключаются в разработке различных датчиков, которые можно встроить в электронную кожу, чтобы ее можно было использовать для различных целей. Помимо того, что это носимый биосенсор, это может быть человеко-машинный интерфейс — показатели жизнедеятельности и молекулярная информация, собранная с помощью этой платформы, могут быть использованы для разработки и оптимизации протезов следующего поколения.