Egy gombnyomással megváltoztathatjuk majd a ruhánk mintázatát - készül a viselhető okoseszközök új generációja
Az egészségügy mellett a divat, a sport, sőt, a katasztrófavédelem területén is fontos innovációkat eredményezhet egy új viselhető elektronikai megoldás, amellyel akár otthon átalakíthatjuk a ruháinkat, egy tervező szoftver segítségével, Bluetooth kapcsolattal. Bár a motiváció kezdetben az volt, hogy a megunt ruhadarabok kisebb eséllyel landoljanak a szemétben (majd harmadik világbeli országok tengerpartján), a találmány sokkal messzebbre mutat.
Az MIT kutatóinak és partnereinek megközelítése egészen sajátos: amellett, hogy olyan LED-technológiát álmodtak, amellyel a ruhák mintázata gombnyomásra változtatható, megoldották azt is, hogy az anyag digitális információkat megjelenítő felületté váljon.
A Berkeley és az Aarhus Egyetem tudósainak segítségével épített PortaChrome eszköz egyszerűen hordozható, és a beépített UV-, illetve RGB LED-ek segítségével bármilyen színkombinációt megjelenít egy adott tárgyon, jelen esetben ruhán. A működése egyszerű: a felhasználó a megálmodott dizájnt Bluetooth-kapcsolaton keresztül küldi az eszközre, ami a kívánt felületre vetíti az új mintát. Ehhez előzetesen egy speciális fotokromatikus festékkel kell bevonni a felületet, hogy az a fény hatására megváltoztassa a színét.
A láthatatlan tintával kezelt felületre a felhasználó egy grafikai szoftverrel vagy API-val készítheti el a terveket, amelyeket az eszköz UV- és RGB-fényei keltenek életre. A PortaChrome UV LED fényforrásai aktiválják a tárgyra felvitt láthatatlan festéket, az RGB LED-ek pedig finomhangolják a színeket, így a minta minden apró részlete a tervezett formában jelenik meg.
Ez nyolcszor gyorsabb, mint a tudóscsapat korábbi fejlesztésű eljárása, az ún. „Photo-Chromeleon”, amit hosszú ideig kellett megvilágítani ugyanezért az eredményért. A gyorsaság kulcsa, hogy a fényforrás közvetlenül érintkezik a felülettel, így hatékonyabb a folyamat.
Az MIT egyik bemutatója a ruhadizájn ízlés szerinti változtatásánál fontosabb funkcióra is ráirányította a figyelmet: a PortaChrome képes egészségügyi adatok megjelenítésére a ruha felületén, például egy kiránduló hátizsákján vagy egy futó trikóján, amire ezzel a technológiával a viselő pulzusa, sőt, akár a tengerszint feletti magasság is kivetíthető. A sportolók mellett a katasztrófavédelmi dolgozóknak jöhet még jól ez a technológia. A tűzoltók számára például életmentő lehet, ha a kabátjukra vetített jelzésekből gyorsan felismerik, hogy egy társuk rosszul van a füstben vagy más veszélyes környezetben.
Digitális újragondolás – a mindennapi tárgyak személyre szabása
A PortaChrome eszköz négy fő részből áll: a textil alapból, az UV- és RGB-fényrétegből, valamint egy diffúziós szilikonrétegből. Utóbbi irányítja a fényt, hogy optimálisan világítsa meg a mintát a felületen. Az eszköz rugalmas és különféle formákhoz is illeszthető: lapos felületekre egyszerűen felhelyezhető, ívelt tárgyakon, például termoszokon pedig körbetekerhető.
A fejlesztők célja, hogy tovább gyorsítsák a rendszert, ezért kisebb LED-eket akarnak beépíteni, hogy a mintákat még nagyobb felbontásban, akár másodpercek alatt át lehessen programozni – mondta Yunyi Zhu, a kutatásban résztvevő egyik PhD hallgató.
Az új technológia megváltoztathatja a tárgyainkhoz való hozzáállásunkat, ami soha nem látott módon hajthat hasznot a felhasználóknak és a környezetnek egyaránt. Egy olyan világban, amelyben egy láthatatlan borítás képes átváltoztatni a ruházatunkat vagy más tárgyainkat – sőt, idővel akár az autónkat – a lehetőségek egész tárháza nyílik meg a változatosságra vágyó vevőknek, akik emiatt jelentősen kevesebb megunt használati tárgyat dobnak ki, csökkentve az elektronikai vagy a ruhaanyagokból származó és hulladék mennyiségét.
Viszlát, töltő - egyre jobb öntöltő hordható eszközök jöhetnek
A közeljövő energiamegoldásai nem csak azt teszik lehetővé, hogy a ma ismert eszközeink hatékonyabban működjenek és tovább üzemeljenek hagyományos töltés nélkül, hanem vadonatúj eszközök megjelenését is eredményezik, amelyek önállóan alakítják elektromossággá a környezeti hatásokat, például a felhasználó mozgását. Önmagában az, hogy egy anyag nyújtás, hajtás, gyűrés vagy más mechanikai behatás nyomán energiát állít elő, lehetővé teszi napjainkban még ismeretlen, vagy csak körülményesen használható és drága viselhető eszközök elterjedését.
Egy ellenálló, gyakorlatilag öntöltő áramforrás, ami az e-bőrökhöz hasonlóan sokszori deformálódás után is működőképes marad, forradalmi lehet, hiszen sosem látott feltételeket teremt újfajta eszközök kifejlesztéséhez és elterjedéséhez. Az okosórák és okosgyűrűk, a gondosórák vagy a fitneszkarkötők praktikus találmányok, de a jövőben sokkal többet várhatunk a viselhető eszközöktől, különösen a modern egészségügyben.
A dél-koreai Dongguk Egyetem kutatói nemrég közölték, hogy kifejlesztettek egy gélpolimer alapú triboelektromos nanogenerátort (GPE-TENG), ami a testmozgásból nyert mechanikus energiát alakítja elektromossággá, így akár akkumulátor nélkül is működtethet viselhető eszközöket. Bár a TENG-eket eddig is használták ilyen célra, még mindig komoly kihívást jelent olyan rugalmas elektródák kifejlesztése, amelyek anélkül képesek alkalmazkodni az emberi test mozgásához, hogy közben megsérülnének.
Utóbbi problémát oldotta meg a szöuli kutatócsoport azzal, hogy a GPE-TENG egyrészt rendkívül rugalmas, másrészt félig átlátszó és tartós. A fejlesztés eredményeit taglaló tanulmányban azt írják, az eszköz előállításához formába öntöttek egy speciális komponensekből álló gélkeveréket, amelyet aztán rétegezték és rézkábellel összekapcsoltak. Az így kapott tárgyat 12 órán át 70 Celsius fokon keményítették, hogy az anyagok és rétegek közötti kötés elég erős legyen.
Miközben akár 375 százalékos nyújtást is kibír sérülés nélkül, akár 0,36 watt/m² teljesítménnyel működik. Ami pedig a tartósságát illeti: az első GPE-TENG már két teljes hónapon át ellenállt a hajlításnak, csavarásnak, gyűrésnek vagy nyújtásnak – bármiféle teljesítményromlás nélkül.
A legfontosabb felhasználási terület a gyógyászat lehet
A már prototípus szinten is lenyűgöző nanogenerátor alkalmazási lehetőségek sokaságát teszi elérhetővé a viselhető eszközök fejlesztésében. Az egészségügyi felhasználás adja magát: olyan hordható technológiákat eredményezhet, amelyek az ízületi mozgásokat követve szolgálnak rehabilitációs célokat, de lényeges szerep juthat a GPE-TENG-eknek biometrikus azonosító rendszerekben is, hiszen ruhába építve okosajtók és okosszekrények nyitására-zárására is használhatók – vezette le a kutatást vezető Jung Inn Sohn professzor. A modern anyagtudomány úttörő megoldásaival létrehozott GPE-TENG nemcsak a viselhető eszközök akkumulátorfüggőségét enyhítheti, hanem egy lépéssel közelebb visz a környezetbarát és önellátó technológiák széles körű elterjedéséhez is.
A Koreai Fejlett Tudományok és Technológiai Intézetének legfrissebb innovációja egy elektromiográfiás (EMG) szenzor, ami bőrön viselhető és az izzadás nem rontja a pontosságát vagy a teljesítményét. Ez az eszköz azért hiánypótló, mert a verejték eddig akadályozta az egészségügyi adatok mérését és továbbítását – érvelnek a tudósok a Science oldalán közölt tanulmányban. Azt állítják, hogy az érintkezési felület nem tud alkalmazkodni a bőr mozgás közbeni deformációihoz, ami jelentősen csökkenti a megbízhatóságot. Ezek a problémák akadályozzák a viselhető robotok, például külső protézisek és exoskeletonok precíz vezérlését.
Jae-Woong Jung és Jung Kim professzorok csapata ezekre a problémákra válaszol olyan nyújtható és tapadó mikrotűszenzorral, amely képes magas szintű fiziológiai jelek elektromos érzékelésére, attól teljesen függetlenül, hogy a felhasználó bőre éppen milyen állapotban van. A kutatók ezzel az eszközzel kifejezetten viselhető, mozgássegítő robotikai eszközök fejlesztését szeretnék ösztönözni, például modern rehabilitációs kezelések alkalmazásához. A fejlesztésük hosszú távon is stabil és jó minőségű EMG-méréseket ígér.
Az innováció fókuszában egy nyújtható, jól tapadó, puha szilikon-polimer vezető szubsztrát áll, amibe elektromos ellenállással rendelkező mikrotűtömböket integráltak. Ezek a tűk annyira aprók, hogy fájdalom és kellemetlenség érzése nélkül hatolnak át a szarurétegen, miközben csökkentik a bőrrel való érintkezés ellenállását. A kutatók hangsúlyozzák, hogy az érzékelő nem csak a verejtéktől, hanem a felületi szennyeződésektől függetlenül is kiváló minőségű jeleket képes rögzíteni.
„A nyújtható és ragasztható mikrotűszenzor stabilan érzékeli az EMG jeleket, függetlenül a felhasználó bőrének állapotától, ezáltal a viselhető robotok vezérlése pontosabb és stabilabb lehet, ami nagy előrelépést hozhat a robotokat használó betegek rehabilitációjában” – hangsúlyozta Jae-Woong Jung.
Te mit csinálnál másképp? - Csatlakozz a klímaváltozás hatásairól, a műanyagmentességről és a zero waste-ről szóló facebook-csoportunkhoz, és oszd meg a véleményedet, tapasztalataidat!
Shou Zi Chew az Európai Bizottság egyik 2023-as rendezvényén. Fotó: Lukasz Kobus - Wikimedia Commons
