یک تیم از محققان روشی برای تولید مدار های الکترونیکی منعطف و نرم ارایه کرده اند که میتواند عملیات های مختلفی را در عین کوچک بودن انجام دهد. آنگونه که این محققان در نشریه Nature Electronics اعلام کرده اند در این روش لایه های منعطف الکترونیکی بر روی هم سوار و متصل می شوند.

برای اثبات روش محققان این مرکز با همکاری دانشگاه کالیفرنیا یک چیپ تولید کرده اند که مانند چسب زخم می بدن انسان میچسبد و میتواند اعمالی مانند تنفس، ضربان قلب، حرکت چشم، حرکت بدن، دمای بدن و فعالیت مغزی را تشخیص دهد. این چیپ که به کوچکی یک سکه یک دلاری است میتواند برای کنترل بک بازوی رباتیک نیز استفاده شود.

بنا بر گفته نویسنده مقاله در دپارتمان مهندسی نانو و مرکز سنسورهای پوشیدنی در دانشگاه کالیفرنیا، آقای شنگ ژو، دیدگاه تیم ساخت مدارهای الکترونیکی منعطف سه بعدی است که به اندازه مدارهای معمول پرکاربرد و پر بازدهی بالایی باشد، است. ژو جزو ۳۵ محقق برتر و زیر ۳۵سال MIT در سال ۲۰۱۸ بوده است.

مداری که در این تحقیق ساخته شده شامل ۴ لایه مدار نرم و منعطف است که به هم متصل شده اند. هر لایه بر روی یک زیر لایه از جنس الاستومر که حاوی الگوهایی برای اتصال هست ساخته شده است که به این روش طراحی جزیره-پل (island-bridge) میگویند. هر جزیره شامل یک مدار سفت کوچک(مانند بلوتوث، آنتن، مقاومت، خازن، شتاب سنج و…) است که به لایه الاستومری چسبیده است. هر جزیره با استفاده از یک زوج سیم نازک و فنری شکل که در این طراحی پل نامیده میشود به هم متصل شده اند که اجازه خم شدن، تا شدن و پیچ خوردن بدون آسیب به مدار را میدهد.

این روش بر موانع ساخت مدارهای الکترونیک منعطف فائق آمده. بنا بر گفته ژو مشکل اصلی چسباندن مدارها رو سلیکیون نیست بلکه ایجاد ارتباط بین لایه ها جهت تبادل اطلاعات است. این اتصالات الکترونیکی، که به عنوان ارتباط اتصال عمودی(VIA) شناخته میشود، از طریق سوراخ های کوچک قابل هدایت است که ازمدارهای مختلف میگذرد. این روش روی مدارهای معمول الکترونیکی کار میکند اما روی الاستومر کار نمیکند.

بنابراین ژو و تیمش برگشتند سراغ لایه ها. آنها الاستومر را با رنگ مشکی ترکیب کردند که میتواند انرژی را از یک پرتو نازک لیزر جذب کند. سپس آنها هر لایه را روی الاستومر ساختند، لایه ها را به هم چسباندند و برای ایجاد VIA یک سری نقاط مشخص با تاباندن برتو لیزر ایجاد کردند. پس آز محققان محل سوراخ ها را با مواد رسانا پر کردند که هر لایه به صورت الکتریکی با لایه بعد متصل باشد. ژو افزود پرتو لیزر در صنعت ارزان قمیت است پس مانعی برای استفاده از آن نبود.

تیم تحقیقاتی این مدار که جهت اثبات روششان ساختند را “smart bandage” نامیدند. کاربر میتواند آن را به قسمت های مختلف بدنش بچسباند و سیگنال های الکترونیکی را دریافت کند. وقتی که آن روی سینه یا معده چسبانده شود میتواند سیگنال قلب را دریافت کندو به صورت الکتروکاردیوگرام(ECG) نمایش میدهد. روی پیشانی سیگنال های مغز را مانند سنسورهای mini EGG نمایش میدهد، و اگر در طرف دیگر سر چسبانده شود حرکت ابروها را ظبط میکند. اگر روی ساعد پوشیده شود حرکت عضله ها را تشخیص میدهد و حتی میتواند یک بازوی رباتیک را کنترل کند. smart bandage همچنین حرکت بدن، تنفس و دمای پوست را نیز مانیتور میکند.

محققان این پروژه همچنین کیمیت را فدای کیفیت نکرده اند. بنا بر گفته یانگ لی یکی از اعضای تیم تحقیقاتی ژو و دانش آموخته رشته مهندسی نانو از دانشگاه سن دیگو این دستگاه از بهترین ها استفاده کرده است. تیم باکیفیت ترین و مقاوم ترین زیرمجموعه های موجود در بازار شامل بهترین برندهای سنسور، حساس ترین شتاب سنج ها، قابل اعتمادترین ECG سنسورها و باکیفیت ترین بلوتوث را با یک روش هوشمندانه به هم متصل کرده اند.

smart bandage توانسته ۶ ماه بدون افت کیفیت و یا از بین رفتن انعطاف کارکند. این دستگاه میتواند تا برد ۱۰ متر با گوشی های هوشمند و لپ تاپ ها ارتباط بیسیم برقرار کند. این دستگاه در کل با ۳۵٫۶ میلی وات که معادل ۷ پرتو اشاره گر های لیزری است کار میکند.

این تیم برای بهبود و ارتقا این محصول با شرکای صنعتی همکاری میکند. آنها امیدوارند تست های کلینیکی را به زودی شروع کنند.

---

---