Էլեկտրոնային մաշկ. Տեխնոլոգիական լանդշաֆտ և նորարարություններ

Թրենդ 1. Ձգվող և ճկուն E մաշկ 

Տեխնոլոգիաների ակնարկ 

Ավանդական էլեկտրոնային մաշկը ձգվելիս կորցնում է ճնշման զգայունության ճշգրտությունը, ինչը սահմանափակում է դրանց կիրառելիությունը շարժվող մարմինների կամ ռոբոտի վերջույթների վրա: Տեխասի համալսարանի Օսթինի մասնաճյուղի հետազոտողները մշակել են ձգվող էլեկտրոնային մաշկ, որը պահպանում է ճնշման կայուն զգայունությունը նույնիսկ դեֆորմացիայի դեպքում:

Նյութը համատեղում է ունակային և դիմադրողական զգայունակությունները հիբրիդային ճնշման սենսորում, թույլ տալով ռոբոտի ձեռքին զգալ փափուկ առարկաները՝ առանց դրանք ճզմելու: Թիմը նախատեսում է օգտագործել մաշկի մաշկը ռոբոտ-բուժքույրերի և որոնողական-փրկարարական ռոբոտների վրա: Զուգահեռաբար, MIT-ի ինժեներները ստեղծել են էլեկտրոնային նյութի գերբարակ «մաշկեր» աճեցնելու և մաքրելու մեթոդ. նրանց ցուցադրությունը ստեղծել է 10 նանոմետր հաստությամբ պիրոէլեկտրական թաղանթ, որը խիստ զգայուն է հեռավոր ինֆրակարմիր ճառագայթման նկատմամբ:

Քանի որ այն սառեցման կարիք չունի, այս թաղանթը կարող է հնարավորություն տալ ստեղծել թեթև գիշերային տեսողության ակնոցներ և ճկուն սենսորներ: Հեռակա էպիտաքսիայի վրա հիմնված «կեղևազերծման և շերտավորման» գործընթացը թույլ է տալիս բազմակի արտադրել գերբարակ թաղանթներ: Այս առաջընթացները ցույց են տալիս, թե ինչպես են ձգվող հիմքերը և միկրոհաստ թաղանթները մաշկը դարձնում ավելի բազմակողմանի և կրելի: 

Նորարարության կատալիզատորներ 

• Ռոբոտաշինություն և օժանդակ խնամք. Ձգվող մաշկով հագեցած ռոբոտները կարող են կատարել նուրբ աշխատանքներ, ինչպիսիք են հիվանդի զարկերակը ստուգելը կամ փխրուն առարկաների հետ գործ ունենալը, խնամողների պակասը լուծելը և հեռավար բժշկությունը հնարավոր դարձնելը։ 

• Թեթև սենսորներ՝ Գերբարակ պիրոէլեկտրական թաղանթները նվազեցնում են քաշը և վերացնում ծավալուն սառեցման բաղադրիչները, ճանապարհ հարթելով շարժական գիշերային տեսողության ակնոցների և շրջակա միջավայրի սենսորների համար։ 

• Կրկնվող արտադրություն. Հեռավար էպիտաքսիան և «պոկելու և շերտավորելու» տեխնիկան հնարավորություն են տալիս վերաօգտագործելի հիմքեր և նանոմետրական մասշտաբի թաղանթների բարձր արտադրողականությամբ արտադրություն։ 

• Հիբրիդային զգայունություն. Կայուն և դիմադրողական արձագանքների համադրությունը բարելավում է ձգման տակ ճշգրտությունը և թույլ է տալիս սարքերին պահպանել ճնշման զգայունությունը։ 

Հիմնական խաղացողներ և նորարարություններ 

• Տեխասի համալսարան Օսթինում. Մշակվել է ձգվող էլեկտրոնային մաշկ՝ հիբրիդային ճնշման սենսորով, որը պահպանում է ուժի ճշգրիտ չափումը դեֆորմացիայի դեպքում։ 

• MIT և Վիսկոնսինի համալսարան. Ցուցադրվել է 10 նմ պիրոէլեկտրական թաղանթ, որը բարձր զգայունություն ունի ինֆրակարմիր սպեկտրի ողջ տարածքում և չի պահանջում սառեցում, ինչը հնարավորություն է տալիս ստեղծել թեթև գիշերային տեսողության սարքեր։ 

• Huaweike Intelligent Technology (Չինաստան): Կառուցել է էլեկտրոնային մաշկով պատված ռոբոտային ձեռք, որը պարունակում է մոտ 100 միկրոզգայունության կետեր։ Ընկերությունը բարելավել է զգայունությունը՝ 10 գ-ից մինչև 1 գ ուժի կիրառում լայնածավալ հետազոտություններից և մշակումներից հետո։ 

• Հուաժոնգի գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարան և Հուավեյկե. Համագործակցել է խառը ուժերի մոդելի միջոցով՝ ինտեգրելով համալսարանական հետազոտողներին արդյունաբերության հետ՝ նյութերի և արտադրության նորարարությունները արագացնելու համար։ 

Ձեռքբերումներ և համագործակցություններ 

• ՏՏ Օսթինի հետազոտողներ ներկայացրել է ձգվող էլեկտրոնային մաշկի նախնական արտոնագիր և ուսումնասիրում է ռոբոտաշինության ընկերությունների հետ համագործակցությունը՝ տեխնոլոգիան առևտրայնացնելու համար։ 

• MIT թիմ համագործակցել է Վիսկոնսինի համալսարանի և այլ հաստատությունների հետ՝ պիրոէլեկտրական թաղանթը մշակելու համար։ Մեթոդը կարելի է ընդհանրացնել այլ կիսահաղորդչային նյութերի համար։ 

• Huaweike համագործակցեց Հուաժոնգի համալսարանի հետ՝ նյութերի և սարքավորումների հետ կապված խնդիրները հաղթահարելու համար, որի արդյունքում ստացվեց ամուր էլեկտրոնային մաշկ, որը արտադրվեց գլանափաթեթ տպագրության միջոցով։ 

Թրենդ 2. Ինքնաբուժվող և դիմացկուն էլեկտրոնային մաշկ 

Տեխնոլոգիաների ակնարկ 

• Երկարակեցությունը եղել է էլեկտրոնային մաշկի գործնական կիրառման հիմնական խոչընդոտը: Տերասակիի կենսաբժշկական նորարարությունների ինստիտուտի հետազոտողները ներկայացրել են ինքնաբուժվող էլեկտրոնային մաշկի ստեղծում, որը վնասվելուց հետո վայրկյանների ընթացքում վերականգնվում է: Էսկին վերականգնում է իր ֆունկցիոնալության ավելի քան 80%-ը 10 վայրկյանի ընթացքում, ինչը զգալի առաջընթաց է նախկինում օգտագործվող ինքնաբուժվող նյութերի համեմատ, որոնք պահանջում էին րոպեներ կամ ժամեր:
• Նյութը համատեղում է գերարագ ինքնաբուժումը հուսալի աշխատանքի հետ ծայրահեղ պայմաններում և ինտեգրում է արհեստական բանականության վրա հիմնված առողջության մոնիթորինգ: Այն իրական ժամանակում հայտնաբերում է հոգնածությունը և մկանային ուժը, հնարավորություն տալով կիրառել դրանք մարզական, վերականգնողական և առօրյա առողջության մոնիթորինգում: 

Նորարարության կատալիզատորներ 

• Արագ ինքնավերակառուցումԳերարագ վերականգնումը լուծում է կրելի էլեկտրոնիկայի փխրունության խնդիրը և ապահովում է անխափան աշխատանք ընթացքում։ 

• Արհեստական բանականությամբ աշխատող ախտորոշումԱրհեստական ​​ինտելեկտի ալգորիթմների ինտեգրումը թույլ է տալիս ինքնաբուժվող էլեկտրոնային մաշկին հայտնաբերել հոգնածությունն ու մկանային ուժը՝ հնարավորություն տալով անհատականացված առողջություն ապահովել։ 

• Շրջակա միջավայրի դիմացկունությունՏեխնոլոգիան գործում է դժվարին պայմաններում, ինչպիսիք են ջրի տակ գտնվելը կամ փոփոխական ջերմաստիճանները, ինչը մեծացնում է դրա օգտակարությունը սպորտում։ 

• Օգտատիրոջ պահանջարկըՀոգնածության և սթրեսի իրական ժամանակում մոնիթորինգի նկատմամբ աճող հետաքրքրությունը խթանում է դիմացկուն, ինքնաբուժվող կրելի սարքավորումների զարգացումը։ 

Հիմնական խաղացողներ և նորարարություններ 

• Տերասակիի կենսաբժշկական նորարարությունների ինստիտուտՄշակվել է ինքնաբուժվող էլեկտրոնային մաշկ, որը վերականգնվում է վայրկյանների ընթացքում և ինտեգրում է արհեստական բանականություն՝ հոգնածությունը վերացնելու համար։ 

• Գիտության առաջընթացների հետազոտական ​​խումբՑուցադրվել է ինքնաբուժվող էլեկտրոնային մաշկը, որը վերականգնում է ֆունկցիոնալության 80%-ը 10 վայրկյանի ընթացքում և պահպանում է իր արդյունավետությունը ծայրահեղ պայմաններում։ 

Ձեռքբերումներ և համագործակցություններ 

• Հետազոտությունը ներառել է բազմաթիվ հաստատությունների միջև համագործակցություն և հրապարակվել է Science Advances-ում։ Կրելի սարքերի արտադրողների հետ հետագա գործընկերություններ են սպասվում։ 

Թրենդ 3. Բազմամոդալ և արհեստական ինտելեկտով ինտեգրված էլեկտրոնային մաշկ 

Տեխնոլոգիաների ակնարկ 

Մարդու մաշկը կարող է միաժամանակ հայտնաբերել ճնշումը, ջերմաստիճանը, կտրվածքը և ցավը: Այս բազմամոդալ զգայունությունը էլեկտրոնիկայում կրկնօրինակելու համար անհրաժեշտ է համատեղել տարբեր տեսակի սենսորներ և մշակել տվյալների հսկայական հոսքեր: Լոնդոնի համալսարանական քոլեջի (UCL) և Քեմբրիջի համալսարանի հետազոտողները ստեղծել են էժան, դիմացկուն ռոբոտային մաշկ, որը ծառայում է որպես մեկ, բազմամոդալ սենսոր:

Առանձին ճնշման, ջերմաստիճանի կամ վնասվածքի սենսորներ ներկառուցելու փոխարեն, ամբողջ հիդրոգելի վրա հիմնված մաշկը հաղորդիչ է և կարող է տարբերակել հպման տարբեր տեսակները մեքենայական ուսուցման ալգորիթմների միջոցով: Փորձարկումների ժամանակ դաստակին տեղադրված 32 էլեկտրոդները ձեռքի վրայով հավաքել են ավելի քան 1.7 միլիոն տվյալների կետեր:

Թիմն օգտագործեց այս տվյալները՝ մոդելը մարզելու համար, որպեսզի այն կարողանա նույնականացնել ծորակները, ջերմությունը, կտրվածքները և բազմաթիվ շփման կետերը: Նման բազմամոդալ eskin-ը ոչ միայն պարզեցնում է արտադրությունը, այլև հարուստ զգայական տվյալներ է տրամադրում արհեստական բանականության ալգորիթմների համար: 

Նորարարության կատալիզատորներ 

• Պարզեցված ճարտարապետություն. Ամբողջ նյութը սենսորի վերածելով՝ վերանում է առանձին մոդուլների անհրաժեշտությունը, ինչը նվազեցնում է բարդությունն ու արժեքը։ 

• Մեքենայական ուսուցման ինտեգրացիա. Արհեստական ​​ինտելեկտի մոդելները կարող են դասակարգել տարբեր խթաններ բազմամոդալ ազդանշաններից, թույլ տալով ռոբոտներին մեկնաբանել բարդ շոշափելի տեղեկատվությունը։ 

• Բարձր խտության տվյալներ՝ Հարյուր հազարավոր տվյալների կետերը հնարավորություն են տալիս մանրամասն քարտեզագրել ճնշման բաշխումը և ճանաչել օբյեկտները։ 

• Բազմակողմանի հավելվածներ. Բազմամոդալ eskin-ը կարող է բարելավել պրոթեզավորումը, մարդանման ռոբոտաշինությունը, ավտոմեքենաների անվտանգությունը և աղետներից տուժածներին օգնություն ցուցաբերող ռոբոտները։ 

Հիմնական խաղացողներ և նորարարություններ 

• UCL և Քեմբրիջի համալսարան. Մշակվել է բազմամոդալ հաղորդիչ հիդրոգելային մաշկ, օգտագործվել է մեքենայական ուսուցում՝ տարբեր հպումները տարբերակելու և ավելի քան 860,000 ուղիներ ինտեգրելու համար։ 

• Տերասակիի ինստիտուտ և այլք՝ Նրանց ինքնաբուժվող eskin-ը ինտեգրում է արհեստական բանականություն՝ առողջության մոնիթորինգի համար։

• Արհեստական բանականությամբ ինտեգրված կրելի սենսորների համայնք. Վերանայումները ընդգծում են, թե ինչպես է մեքենայական ուսուցումը բարելավում տվյալների վերլուծությունը և ախտորոշումը կրելի լարվածության սենսորներում՝ հնարավորություն տալով վաղ հայտնաբերման և անհատականացված առողջության մոնիթորինգի: 

Ձեռքբերումներ և համագործակցություններ 

• UCL-Քեմբրիջի նախագիծ ֆինանսավորվել է Samsung-ի գլոբալ հետազոտությունների ծրագրի և Մեծ Բրիտանիայի ճարտարագիտական և ֆիզիկական գիտությունների հետազոտությունների խորհրդի կողմից։ 

• Նյութագիտության գիտնականների և արհեստական բանականության հետազոտողների միջև համագործակցությունը արագացնում է բազմամոդալ eskin-ի մշակումը։ 

Թրենդ 4. Մագնիսական ընկալունակ և էներգաարդյունավետ էլեկտրոնային մաշկ  

Տեխնոլոգիաների ակնարկ  

• Շոշափելի զգայունությունից զատ, էլեկտրոնային մաշկերը ընդլայնվում են մագնիսական դաշտի հայտնաբերման և այլ զգայական մեթոդների մեջ: Հելմհոլցի կենտրոնի Դրեզդեն Ռոսենդորֆի (HZDR) հետազոտողները մշակել են մագնիսաընկալիչ մաշկ, որը կարող է հայտնաբերել և ճշգրիտ տեղորոշել մագնիսական դաշտերը մեկ գլոբալ սենսորով:.
• Մաշկը բաղկացած է բարակ, թափանցիկ, անցքավոր թաղանթից՝ մագնիսազգայուն շերտով; մագնիսական դիմադրության փոփոխությունները մշակվում են կենտրոնական սարքի կողմից՝ տոմոգրաֆիայի միջոցով՝ մագնիսական ազդանշանների դիրքը վերականգնելու համար։
• Քանի որ ամբողջ թաղանթը գործում է որպես սենսոր, համակարգը նվազեցնում է էլեկտրոնային բաղադրիչների քանակը՝ նվազեցնելով էներգիայի սպառումը և քաշը: Տեխնոլոգիան թույլ է տալիս անհպում փոխազդեցություն սարքերի հետ և կարող է աշխատել ջրի տակ կամ ծայրահեղ պայմաններում: 

Նորարարության կատալիզատորներ 

• Անհպում ինտերֆեյսներ՝ Մագնիսական ընկալունակ էլեկտրոնային մաշկերը հնարավորություն են տալիս անհպում փոխազդել վիրտուալ իրականության կամ ստորջրյա միջավայրերում։ 

• Էներգաարդյունավետության: Գլոբալ սենսորային մակերեսի և տոմոգրաֆիայի օգտագործումը նվազեցնում է բազմաթիվ սենսորների և մարտկոցների անհրաժեշտությունը։ 

• Թափանցիկություն և հարմարավետություն. Բարակ, շնչող թաղանթները թույլ են տալիս մաշկի տակ գտնվող հատվածին շնչել, բարելավելով կրելիությունը։ 

• Ամուրություն: Մագնիսական զգայունությունը պակաս հակված է էլեկտրական խանգարումների, ինչը այն հարմար է դարձնում բարդ կամ աղմկոտ միջավայրերում աշխատող ռոբոտների համար։ 

Հիմնական խաղացողներ և նորարարություններ 

• HZDR: Ներկայացվեց թեթև, թափանցիկ էսկին, որը մեկ սենսորով հայտնաբերում է մագնիսական դաշտերը և մշակում ազդանշանները տոմոգրաֆիայի միջոցով։

• Պավլո Մակուշկո և Դենիս Մակարով. Ղեկավարել է հետազոտությունը և ընդգծել, թե ինչպես էսկինը ընդօրինակում է մաշկ-ուղեղ փոխազդեցությունները։ 

• Ծրագրերի մշակողներ՝ Այս տեխնոլոգիան հնարավորություններ է բացում վիրտուալ իրականության ձեռնոցների, ստորջրյա սմարթֆոնների և ռոբոտաշինության համար։ 

Ձեռքբերումներ և համագործակցություններ 

• HZDR թիմը համագործակցում է ակադեմիական գործընկերների հետ՝ մագնիսաընկալ մաշկի մասշտաբը մեծացնելու և առևտրայնացումն ուսումնասիրելու համար։. 

Թրենդ 5. Շուկայի աճ և արդյունաբերական կիրառում  

Տեխնոլոգիաների ակնարկ  

Eskin-ի արտադրանքը լաբորատոր ցուցադրություններից անցել է առևտրային սարքերի: Էլեկտրոնային կպչուն պիտակները գերիշխում են ներկայիս վաճառքում՝ առողջության մոնիթորինգի և քրոնիկ հիվանդությունների կառավարման մեջ դրանց լայնորեն կիրառման շնորհիվ: Շուկայի վերլուծությունները կանխատեսում են, որ էլեկտրոնային մաշկային կոստյումները, որոնք ծածկում են մարմնի մեծ մակերեսներ և հնարավորություն են տալիս մոնիթորինգի ենթարկել ամբողջ մարմինը, կունենան ամենաարագ աճը՝ նպաստելով վերականգնմանը և սպորտային կատարողականին:

Էլեկտրաֆիզիոլոգիական սենսորները, որոնք չափում են մկանների, նյարդերի և սրտի էլեկտրական ակտիվությունը, ապահովում են ամենամեծ եկամտի բաժինը, մինչդեռ կենսաքիմիական մոնիթորինգի համար նախատեսված կենսասենսորները ամենաարագ զարգացող կատեգորիան են: Էլեկտրաակտիվ պոլիմերների նման բաղադրիչները ապահովում են ճկունություն և ամրություն, իսկ ձգվող սխեմաները հնարավորություն են տալիս ստեղծել սարքեր, որոնք հարմարվում են մարմնի բարդ ձևերին: 

Նորարարության կատալիզատորներ 

• Առողջապահության պահանջարկը. Քրոնիկ հիվանդությունների աճը և հեռակառավարման մոնիտորինգի անհրաժեշտությունը խթանում են էսկինային պլաստիրների կիրառումը։ 

• Սպորտ և վերականգնողական բուժում. Ամբողջ մարմնի մաշկի վրա պատրաստված կոստյումները թույլ են տալիս իրական ժամանակում չափել շարժումը և մկանային ակտիվությունը՝ բարձրացնելով մարզական կատարողականը և վերականգնողական բուժումը։ 

• Նյութական առաջընթացներ. Էլեկտրաակտիվ պոլիմերները և ձգվող սխեմաները մեծացնում են ճկունությունն ու դիմացկունությունը։ 

• Զարգացող կիրառություններ՝ Էսկինը աշխատանք է գտնում դեղերի մատակարարման համակարգերի, կոսմետիկայի, ռոբոտաշինության և սպառողական էլեկտրոնիկայի ոլորտներում՝ ստեղծելով բազմազան եկամտի հոսքեր։ 

Հիմնական խաղացողներ և նորարարություններ 

• MC10, Inc.: Արտադրում է BioStamp RC կրելի պլաստիրը՝ կենսական նշանների մոնիթորինգի և հիդրատացիայի մոնիթորինգի համար։ 

• Քսենոմա Ինկ.: Առաջարկում է eskin Sleep & Lounge հագուստ և eskin EMStyle մարզական համազգեստ, որը հագուստի մեջ ինտեգրում է սենսորներ։ 

• ՎիվաԼՆԿ, Ինկ.: Շուկայում է Vital Scout և Fever Scout պլաստիրները սթրեսի և տենդի մոնիթորինգի համար։ Reckitt Benckiser-ի հետ գործընկերության շրջանակներում ամբողջ աշխարհում տարածվում է անընդհատ ջերմաստիճանի մոնիտորներ։ 

• Գենտագ, Ինկ. Մշակում է NFC մաշկի համար նախատեսված հատվածներ և անլար մաշկի սենսորներ։

• Bloomlife: Ապահովում է խելացի հղիության հետևորդներ, որոնք հետևում են կծկումներին։ 

• Դիալոգային կիսահաղորդիչ՝ Մատակարարում է ցածր հզորությամբ Bluetooth SoC-ներ և անլար լիցքավորման ինտեգրալային սխեմաներ eskin սարքերի համար։ 

• Rotex Inc., Intelesens Ltd., Immageryworks Pty Ltd, Plastic Electronic GmbH: Առաջարկեք ծրագրային փաթեթներ և ճկուն սենսորներ առողջապահական և արդյունաբերական կիրառությունների համար։ 

• Huaweike: Զգայուն մաշկի մասշտաբային արտադրություն՝ գլանափաթեթ տպագրության միջոցով, որը հնարավորություն է տալիս կիրառելիություն ստանալ ռոբոտացված ձեռքերից մինչև քամու տուրբինների սառույցի հայտնաբերում։ 

Ձեռքբերումներ և համագործակցություններ 

• VivaLNK և Reckitt Benckiser. Համագործակցում ենք ամբողջ աշխարհում ջերմության մոնիթորինգի պլաստիրներ տարածելու համար։ 

• Huaweike և Huazhong համալսարան. Ստեղծվել է խառը արդյունաբերության ակադեմիական թիմ՝ նյութերի հետ կապված մարտահրավերները հաղթահարելու և տպագրական սարքավորումներ մշակելու համար։ 

• Բազմահաստատութային դաշինքներ. Eskin-ի բազմաթիվ նորարարություններ համալսարանների, հետազոտական ինստիտուտների և կորպորացիաների միջև համագործակցության արդյունք են, ինչպիսիք են MIT-ի և UW-ի միջև ուլտրաբարակ թաղանթների վերաբերյալ գործընկերությունը և UCL-ի և Cambridge-ի կողմից ֆինանսավորվող նախագիծը, որը ֆինանսավորվում է Samsung-ի և Մեծ Բրիտանիայի EPSRC-ի կողմից։