Vifaa vinavyoweza kuvaliwa vimekuwa sehemu kubwa ya utunzaji wa kisasa wa afya, kusaidia kufuatilia kiwango cha moyo wa mgonjwa, viwango vya dhiki na shughuli za ubongo. Vifaa hivi hutegemea elektroni, sensorer ambazo zinagusa ngozi kuchukua ishara za umeme kutoka kwa mwili. Kuunda elektroni hizi sio rahisi kama inavyoweza kuonekana. Ngozi ya mwanadamu ni ngumu. Tabia zake, kama vile inavyofanya vizuri umeme, zinaweza kubadilika kulingana na jinsi hydrate ilivyo, una umri gani au hata hali ya hewa. Mabadiliko haya yanaweza kufanya kuwa ngumu kujaribu jinsi kifaa kinachoweza kuvaliwa kinafanya kazi. Kwa kuongeza, upimaji wa elektroni mara nyingi unajumuisha kujitolea kwa wanadamu, ambayo inaweza kuwa ya hila na isiyotabirika. Ngozi ya kila mtu ni tofauti, matokeo ya maana sio sawa kila wakati. Upimaji pia huchukua muda na pesa. Pamoja na hayo, kuna wasiwasi wa kiadili juu ya kuuliza watu kushiriki katika majaribio haya, pamoja na kuhakikisha wanaarifiwa juu ya hatari na faida na wanaweza kushiriki kwa hiari. Wanasayansi wamejaribu kuunda mifano ya ngozi bandia ili kuzuia baadhi ya shida hizi, lakini zilizopo hazijaweza kuiga kabisa njia ya ngozi wakati wa kuingiliana na sensorer zinazoweza kuvaliwa. Ili kushughulikia mapungufu haya, wenzangu na mimi tumetengeneza zana inayoitwa phantom ya ngozi ya biomimetic – mfano ambao unaiga tabia ya umeme ya ngozi ya mwanadamu, na kufanya upimaji wa sensorer rahisi, rahisi na ya kuaminika zaidi. Phantom ya ngozi ni nini? Phantom yetu ya ngozi ya biomimetic imetengenezwa na tabaka mbili ambazo hukamata nuances ya uso wa ngozi na tishu za kina. “Biomimetic” inamaanisha inaiga kitu kutoka kwa maumbile – katika kesi hii, ngozi ya mwanadamu. “Phantom” inamaanisha mfano wa mwili au kifaa kilichotengenezwa kuiga mali ya kitu halisi, kama tishu za kibinadamu, kwa hivyo inaweza kutumika kwa utafiti badala ya kutegemea watu halisi. Ngozi yako imeundwa na tabaka nyingi za seli.openstax, cc na-SA safu ya chini huiga tishu za kina chini ya ngozi. Imetengenezwa kutoka kwa dutu kama ya gel inayoitwa polyvinyl pombe cryogel, ambayo inaweza kubadilishwa kuwa na laini sawa na ubora wa umeme kwa tishu halisi za kibaolojia. Tulichagua nyenzo hii kwa sababu sifa hizi, pamoja na uimara wake na utumiaji wake mpana katika utafiti wa biomedical, hufanya iwe msimamo mzuri wa tabaka za ngozi. Safu ya juu inaiga sehemu ya nje ya ngozi, inayojulikana kama Corneum ya Stratum. Imetengenezwa kutoka kwa nyenzo kama ya silicone inayoitwa PDMS, ambayo imechanganywa na viongezeo maalum ili kufanana na mali ya umeme ya ngozi. Pia hutumika sana katika utafiti wa biomedical, PDMS ni rahisi na rahisi kuunda kuiga kwa karibu safu ya ngozi. Kipengele kimoja cha kipekee cha phantom yetu ya ngozi ni uwezo wake wa kuiga viwango tofauti vya uhamishaji wa ngozi. Hydration huathiri jinsi ngozi inavyofanya vizuri umeme. Ngozi kavu ina upinzani mkubwa, ikimaanisha inapinga mtiririko wa umeme. Hii inafanya kuwa ngumu kwa vifaa vinavyoweza kuchukua ishara. Ngozi iliyo na maji hufanya umeme kwa urahisi zaidi kwa sababu maji huboresha harakati za chembe zilizoshtakiwa, na kusababisha ubora bora wa ishara. Kuboresha jinsi ngozi kavu inavyobadilishwa na kupimwa inaweza kusababisha miundo bora ya elektroni. Ili kuiga tena athari za uhamishaji wa ngozi, tulianzisha pores inayoweza kubadilishwa kwenye safu ya juu ya PDMS ya phantom ya ngozi. Kwa kubadilisha kwa usahihi saizi na wiani wa pores, mfano unaweza kuiga hali ya ngozi kavu au ya hydrate. Kujaribu ngozi ya ngozi ya timu yangu na mimi tulijaribu ngozi yetu ya ngozi kwa njia kadhaa ili kuona ikiwa inaweza kuchukua nafasi ya ngozi ya mwanadamu katika majaribio. Kwanza, tulitumia njia inayoitwa Impedance Spectroscopy kusoma mali ya umeme ya phantom. Mbinu hii inatumika kubadilisha ishara za umeme kwa masafa tofauti na hupima upinzani wa nyenzo kwa mtiririko wa umeme, kutoa maelezo mafupi ya tabia yake ya umeme. Matokeo kutoka kwa majaribio ambayo tulifanya juu ya kujitolea watano yalionyesha kuwa majibu ya uingilizi wa phantom yalionyesha kwa karibu ile ya ngozi ya mwanadamu katika hali zote kavu na zenye maji, na tofauti ya chini ya 20% kati ya ngozi halisi na phantom. Ngozi yenye unyevu hutenda tofauti na ngozi kavu.frederic cirou/picha kupitia picha za Getty pia tulijaribu ikiwa vifaa vinavyoweza kuvaliwa vinaweza kuchukua ishara kutoka kwa phantom ya ngozi na jinsi ubora wa ishara ulibadilika na hali tofauti za ngozi. Ili kufanya hivyo, tulirekodi ishara za eletrocardiogram kwenye phantoms iliyoundwa kuiga ngozi kavu na yenye maji. Matokeo yalionyesha tofauti wazi katika ubora wa ishara: ngozi ya kavu ya phantom ilikuwa na uwiano wa chini wa sauti-kwa-kelele, wakati phantom ya ngozi iliyo na hydrate ilionyesha uwazi bora wa ishara. Matokeo haya yanaambatana na masomo ya zamani kutoka kwa watafiti wengine. Kwa pamoja, ngozi yetu ya phantom inaiga kwa karibu jinsi ngozi ya mwanadamu inavyojibu kwa sensorer zinazoweza kuvaliwa katika hali mbali mbali, pamoja na majimbo kavu na yenye maji. Usahihi huu hufanya iwe msimamo mzuri wa ngozi halisi kwenye maabara. Teknolojia inayoweza kuvaliwa Phantom ya ngozi ni zaidi ya zana ya upimaji – ni hatua ya mbele kwa teknolojia ya afya inayoweza kuvaliwa. Kwa kuondoa kutabiri kwa upimaji wa mwanadamu, wanasayansi wanaweza kubuni na kuboresha vifaa vinavyoweza kuvaliwa haraka na kwa ufanisi. Wanaweza pia kuitumia kusoma jinsi ngozi inavyoingiliana na vifaa vya matibabu, kama vile viraka ambavyo vinatoa dawa au zana za uchunguzi wa hali ya juu. Phantom yetu ya ngozi pia ni rahisi na ya bei ghali. Kila phantom hugharimu chini ya $ 3 ya Amerika na inaweza kufanywa na vifaa vya kawaida vya maabara na zana. Inaweza kutumiwa tena mara kadhaa ndani ya siku hiyo hiyo bila mabadiliko makubwa katika mali yake ya umeme, ingawa matumizi ya kupanuliwa zaidi ya siku kadhaa yanaweza kuhitaji marekebisho, kama vile maji mwilini, kudumisha utendaji thabiti. Uwezo huu na reusability hufanya phantom ipatikane zaidi kwa maabara na bajeti ndogo au rasilimali. Kama teknolojia inayoweza kuvaliwa inakuwa kawaida katika utunzaji wa afya, zana kama vile phantom ya ngozi inaweza kusaidia kufanya vifaa vya kuaminika zaidi, kupatikana na kibinafsi kwa kila mtu. Krittika Goyal, Profesa Msaidizi wa Teknolojia ya Uhandisi na Mitambo, Taasisi ya Teknolojia ya Rochester Nakala hii imechapishwa tena kutoka kwa mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma nakala ya asili.
Leave a Reply