پژوهشگران «دانشگاه شیکاگو» پچ محاسباتی جدیدی توسعه دادهاند که انعطافپذیر و کشسان است و میتواند دادههای سلامت را در چند میلیثانیه روی بدن تحلیل کند. نکته قابلتوجه اینکه این وصله کار خود را بدون نیاز به ارسال اطلاعات به سرورهای خارجی انجام میدهد.
این پچ که در گزارشها گفته شده «پوستمانند» است، از آرایههایی از ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی بهره میبرد؛ ترانزیستورهایی که امکان پردازش نورومورفیک، یعنی شبیهسازی برخی کارکردهای مغز، را فراهم میکنند. انعطافپذیری بالای این سامانه باعث میشود بتواند همراه با بافتهای بدن خم و کشیده شود.
به گفته محققان، این فناوری میتواند نسل آینده دستگاههای پوشیدنی و کاشتنی پزشکی را به ابزارهایی هوشمند تبدیل کند که تصمیمگیریهای حساس را تقریباً آنی انجام دهند.
تشخیص آریتمیهای مرگبار قلب با دقت ۹۹.۶ درصدی
درحالیکه محصولات پوشیدنی معمول دادهها را برای تحلیل به سرورهای دیگر ارسال میکنند، در این وصله تحلیل بهصورت محلی و روی خود دستگاه انجام میشود؛ قابلیتی که پژوهشگران آن را برای شرایط اورژانسی بسیار حیاتی میدانند.
برای نمایش کارایی سامانه، محققان آن را با دادههای مرتبط با «فیبریلاسیون بطنی» (یکی از خطرناکترین اختلالات ریتم قلب) آزمایش کردهاند. به گفته آنها این آرایه کشسان توانسته الگوهای غیرطبیعی موجهای الکتریکی قلب را با دقت ۹۹.۶ درصد شناسایی کند؛ حتی زمانیکه بیش از ۱.۵ برابر اندازه اولیه خود کشیده شده است.
سازوکار این وصله جدید بر پایه ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی شکل گرفته که سیگنالها را با جریان الکتریکی و حرکت یونها در لایه الکترولیت ژلمانند پردازش میکنند. وجود این الکترولیت همچنین نوعی «ویژگی حافظه» به دستگاه میدهد.
بااینحال ساخت این سامانه در تراکمهای بالا دشوار بوده، زیرا الکترولیت نرم مانند مایع پخش میشود و احتمال اتصال کوتاه را بیشتر میکند. ضمن اینکه روشهای سنتی ساخت تراشه نیز میتوانند به سطح انعطافپذیر آسیب بزنند. تیم پژوهشی این مشکل را با ساخت یک ژل پلیمری حل کرده که با تابش فرابنفش سفت و بهصورت دقیق الگودهی میشود. این روش امکان تولید حدود ۱۰هزار ترانزیستور در هر سانتیمتر مربع را فراهم کرده است.
پژوهشگران همچنین یک شبکه عصبی را روی این وصله آزمایش کردند که با استفاده از اطلاعات شخصی مانند سطح کلسترول، قند خون، نوار قلب و حداکثر ضربان قلب، خطر حمله قلبی را ارزیابی میکند. این سیستم در آزمایشها به دقت ۸۳.۵ درصد دست یافته است. محققان میگویند در آینده میتوان از چنین فناوریهایی برای ساخت پوشیدنیهایی استفاده کرد که نهتنها دادههای سلامت را ثبت میکنند، بلکه آنها را بهصورت محلی تحلیل کرده و به شرایط مختلف پاسخی فوری میدهند.
آنها اکنون درحال کار روی یکپارچهسازی این آرایههای محاسباتی با سامانههای کشسان ارتباط بیسیم و حسگرهای پیشرفتهتر هستند تا یک پلتفرم سلامت کاملاً سازگار با بدن توسعه دهند. نتایج این پژوهش در مجله Nature Electronics منتشر شده است.
