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人間の皮膚に印刷可能なE-Spiderシルクセンサーが発表

研究者たちは、指や花びらなど、さまざまな生物表面に直接、そして目立たないように印刷できる、適応型で環境に優しいセンサーを作成する方法を開発した。ケンブリッジ大学の研究者らが開発したこの方法は、さまざまな表面に適合し、張り付くことができるクモの糸からヒントを得ている。この「クモの糸」にはバイオエレクトロニクスも組み込まれており、「クモの巣」にさまざまな感知機能を追加できる。繊維は人間の髪の毛の少なくとも50分の1の細さで、非常に軽量であるため、研究者はタンポポのふわふわした種子の頭に直接印刷しても構造が崩れることはない。人間の皮膚に印刷すると、繊維センサーは皮膚にフィットして汗腺を露出するため、装着者はその存在に気付かない。人間の指に印刷した繊維のテストでは、継続的な健康モニターとして使用できる可能性があることが示唆されている。生活構造を拡張するためのこの低廃棄物・低排出の方法は、ヘルスケアやバーチャルリアリティから電子繊維や環境モニタリングまで、さまざまな分野で活用できる可能性がある。 結果 Nature Electronics誌に報告されています。人間の皮膚は驚くほど敏感ですが、電子センサーでそれを強化することで、私たちが周囲の世界と関わる方法を根本的に変えることができます。たとえば、皮膚に直接印刷されたセンサーは、継続的な健康状態のモニタリングや皮膚感覚の理解に使用したり、ゲームや仮想現実アプリケーションでの「現実」の感覚を改善したりすることができます。スマートウォッチなどのセンサーが組み込まれたウェアラブル技術は広く普及していますが、こうしたデバイスは不快感や邪魔感を伴い、皮膚本来の感覚を阻害する恐れがあります。「皮膚や葉のような生物表面にあるものを正確に感知したい場合、デバイスと表面の間のインターフェースが極めて重要です」と、この研究を率いたケンブリッジ大学工学部のヤンヤン・シェリー・フアン教授は語った。「私たちはまた、ユーザーにまったく感知されないバイオエレクトロニクスを望んでいます。そうすれば、ユーザーが外界と関わる方法をまったく妨げることがなくなり、持続可能で廃棄物が少ないものになるからです。」ウェアラブル センサーの作り方は複数ありますが、どれも欠点があります。たとえば、フレキシブル エレクトロニクスは通常、ガスや水分を通さないプラスチック フィルムに印刷されるため、ラップフィルムで肌を包むようなものです。他の研究者は最近、人工皮膚のようにガスを通すフレキシブル エレクトロニクスを開発しましたが、それでも通常の感覚を妨げ、エネルギーと廃棄物を大量に消費する製造技術に依存しています。3D プリントは、他の製造方法よりも無駄が少ないため、バイオエレクトロニクスのもう 1 つの可能性を秘めていますが、デバイスが厚くなり、通常の動作を妨げる可能性があります。電子繊維を紡ぐと、ユーザーには感知できないデバイスが作成されますが、感度や洗練度は高くなく、対象のオブジェクトに転送するのが困難です。現在、ケンブリッジ大学が率いるチームは、指先からタンポポのふわふわした種子の穂先まで、さまざまな生物表面に合わせてカスタマイズできる高性能バイオエレクトロニクスを、その表面に直接印刷する新しい方法を開発した。彼らの技術は、最小限の材料を使用して環境に適応した洗練された強力な巣構造を作成するクモから一部ヒントを得ている。研究者らは、PEDOT:PSS（生体適合性導電性ポリマー）、ヒアルロン酸、ポリエチレンオキシドからバイオエレクトロニクス「スパイダーシルク」を紡いだ。この高性能繊維は、室温で水性溶液から製造され、これにより研究者らは繊維の「紡糸性」を制御できた。研究者らは次に、繊維が生体表面、さらには指紋などの微細構造に変形できるように軌道紡糸法を設計した。人間の指やタンポポの種子の頭などの表面でのバイオ電子繊維のテストでは、宿主には感知されないまま高品質のセンサー性能を発揮することが示されました。「私たちの紡糸アプローチにより、バイオエレクトロニクス繊維は、画像認識を必要とせずに、ミクロとマクロの両方のスケールでさまざまな形状の解剖学的構造に沿うことができます」と、論文の第一著者であるアンディ・ワン氏は述べた。「持続可能な電子機器やセンサーの製造方法に関して、まったく異なる角度が開かれます。大面積センサーを製造するはるかに簡単な方法です。」高解像度センサーのほとんどは工業用クリーンルームで製造されており、多段階のエネルギーを大量に消費する製造プロセスで有毒化学物質を必要とします。ケンブリッジが開発したセンサーはどこでも製造でき、通常のセンサーに必要なエネルギーのごく一部しか使用しません。修復可能なバイオ電子繊維は、耐用年数が尽きたら簡単に洗い流すことができ、発生する廃棄物は1ミリグラム未満です。比較すると、通常の洗濯物1回分で600～1500ミリグラムの繊維廃棄物が発生します。「当社のシンプルな製造技術を使えば、大型の印刷機や集中製造施設を必要とせず、ほぼどこにでもセンサーを設置し、必要なときに必要な場所で修理することができます」と黄氏は言う。「これらのセンサーは、必要な場所でオンデマンドで製造でき、廃棄物や排出物は最小限に抑えられます。」研究者らは、このデバイスは健康モニタリングやバーチャルリアリティから精密農業や環境モニタリングまで、さまざまな用途に使用できると述べている。将来的には、このファイバープリンティング法に他の機能性材料を組み込んで、ディスプレイ、計算、エネルギー変換機能を備えた生体システムを拡張するための統合ファイバーセンサーを構築できる可能性がある。この研究は、大学の商業化部門であるケンブリッジエンタープライズの支援を受けて商業化されている。この研究は、欧州研究会議、ウェルカム、王立協会、英国研究イノベーション機構（UKRI）の一部門であるバイオテクノロジー・生物科学研究会議（BBSRC）によって部分的に支援された。 /公開リリース。発信元組織/著者からのこの資料は、その時点のものである可能性があり、明瞭性、スタイル、長さのために編集されています。Mirage.News は組織的な立場や立場をとらず、ここで表明されているすべての見解、立場、結論は、著者の見解のみに基づいています。全文を見る ここ。 #人間の皮膚に印刷可能なESpiderシルクセンサーが発表