Gaminuniverse fto Gaminuniverse Gaminuniverse

Science & Technology NEws

Full S&T News

Science Event Update

Full Event Update

OSTC Announcement

Full OSTC Announcement
ข่าววันที่ 1 กันยายน 2554

 

Science & Technology News Jan 2011

S&T News Sept. 2011

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

สติกเกอร์ติดผิวหนัง (Temporary Tattoo) จากผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Skin)

ในภาพยนตร์ เจมส์ บอนส์ อาจมีนาฬิกาที่สามารถยิง เลเซอร์ได้ หรือไฟแช็กที่สามารถฟังวิทยุได้ แต่คงไม่มีสติกเกอร์ติด ผิวหนัง (Temporary Tattoo) ที่เป็นแผ่นผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ซึ่ง มีคุณสมบัติในการตรวจจับคลื่นการทำงานของหัวใจและสมองโดยไม่ต้องใช้สายระโยงระยาง หรือคอมพิวเตอร์ที่ควบคุมการทำงาน ด้วยคำสั่งเสียง หรือการเคลื่อนไหวของร่างกาย


ในช่วงระยะเวลา 2 – 3 ปีที่ผ่านมา มีการออกแบบ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถยืดหยุ่น บิด หรืองอได้ โดยการใช้ วิธีการเขียนแผงวงจร (Circuit) บนวัสดุที่มีความยืดหยุ่นคล้ายกับ การเขียนหมึกบนกระดาษ หรืออีกวิธีหนึ่งคือการทำให้แผงวงจรนั้น มีคุณสมบัติยืดหยุ่นได้เอง โดยในปี ค.ศ. 2008 วิศวกรจาก University of Tokyo ประเทศญี่ปุ่น ได้สร้างวัสดุนำไฟฟ้าที่มีลักษณะ คล้ายกับแหจับปลาที่ทำมาจากท่อคาร์บอนนาโน (Carbon Nanotube) และยาง (Rubber) ทำให้วัสดุดังกล่าวสามารถยืดได้ยาวกว่า ปกติถึง 3 เท่า ซึ่งมากพอที่จะทำให้หุ่นยนต์มีความยืดหยุ่นเหมือน กับสาหร่าย


ในทำนองเดียวกัน John Rogers นักวิทยาศาสตร์ด้าน วัสดุศาสตร์จาก University of Illinois ได้กล่าวว่า “ปัญหาของ การพัฒนาวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ในอดีต คือ ไม่มีคุณสมบัติยืดหยุ่นได้ เช่นเดียวกันกับผิวหนังของมนุษย์ ทั้งที่นักวิทยาศาตร์มีวิสัยทัศน์ ในการพัฒนาและประยุกต์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กับผิวหนัง โดยการผลิตอุปกรณ์ตรวจวัดทางการแพทย์ไปจนถึงการนำเครื่อง เล่นเพลงหรือโทรศัพท์มือถือที่สามารถติดอยู่ที่แขนได้”

ในปัจจุบัน Rogers และคณะ ได้พัฒนาอุปกรณ์อิเล็ก- ทรอนิกส์ที่มีคุณสมบัติทางกลศาสตร์คล้ายกับผิวหนังของมนุษย์ได้แล้ว หรือที่เรียกว่า Epidermal Electronics (หนังกำพร้าอิเล็ก- ทรอนิกส์) ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับสติกเกอร์ติดผิวหนัง โดยวางแผ่น อิเล็กทรอนิกส์ไว้บนผิวหนัง และถูเบาๆ ด้วยน้ำทำให้แผ่นอิเล็ก- ทรอนิกส์ดังกล่าวติดอยู่บนผิวหนังได้ และยากต่อการสังเกตว่า อุปกรณ์ดังกล่าวคือแผ่นอิเล็กทรอนิกส์

 

เทคโนโลยีดังกล่าวจัดว่าเป็นผลิตภัณฑ์ที่ล้ำสมัย เนื่องจากเป็นวงจรที่ต้องใช้ไฟเลี้ยง (Active Component) ที่ ประกอบด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ เช่น ทรานซิสเตอร์ ไดโอด และอุปกรณ์กึ่งตัวนำ (Semiconductor) ซึ่ง Rogers ได้ทำให้เป็น แผ่นบางๆ และทำให้เล็กลงจนมีขนาดเท่ากับตุ่ม หรือริ้วรอยเล็กๆ บนผิวหนัง นอกจากนี้ ในวัสดุดังกล่าวยังมีส่วนประกอบของ แผ่นยางที่เรียกว่า “Elastomer” ที่เลียนแบบทั้งความหนา และ ความยืดหยุ่นของผิวหนัง คล้ายกับแผ่นพลาสติกเหนียว Elastomer จะติดอยู่ที่ผิวหนังบริเวณใดก็ได้เป็นระยะเวลามากกว่า 24 ชั่วโมง นอกจากนี้ในแผงวงจรยังทำให้เส้นลวดอยู่ติดกับชิ้นส่วน ประกอบ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน ซึ่ง Roger และคณะ ได้ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อการคาดคะเนความเค้น (Stress) และความเครียด (Strain) ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงตามการออกแบบ ที่ต่างกัน จากนั้นจึงเลือกรูปแบบที่มีความยืดหยุ่นสุงที่สุด

Smart Skin Researchers have built an electronic device with physical properties that match human skin. Such ‘epidermal’ electronic systems seamlessly integrate and conform to the surface of the skin in a way that is mechanically invisible to the user. Image courtesy of John A. Rogers

จากการทดลอง คณะวิจัยได้ออกแบบขนาดของวัสดุ ดังกล่าวให้มีขนาดเท่ากับแสตมป์ และนำไปติดที่บริเวณหน้าอก และตรวจวัดคลื่นไฟฟ้าจากหัวใจ ซึ่งพบว่า มีประสิทธิภาพเทียบ เท่ากับการใช้เครื่อง Electrocardiogram ในโรงพยาบาล และเมื่อ อุปกรณ์ดังกล่าวไปติดที่บริเวณคอของผู้ป่วยพร้อมกับเครื่องขยาย เสียง (Microphone) และแปลสัญญาณด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ ได้พบว่า เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถแปลสัญญาณออกมาได้ ทั้งหมด 4 ชนิด คือ ขึ้น ลง ซ้าย และขวา ทำให้เทคโนโลยีดังกล่าว อาจนำไปประยุกต์ใช้กับคนที่ไม่สามารถใช้คอมพิวเตอร์ได้ ถึงแม้ว่า เทคโนโลยีดังกล่าว สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการรักษาทางการ แพทย์ แต่ยังจำเป็นต้องทำการทดสอบใช้กับผิวหนังประเภทต่างๆ เช่น ผิวแห้ง ผิวมัน เป็นต้น และต้องทดสอบการทำงานของ วงจรกับการขับเหงื่อและการหายใจของร่างกายเพิ่มเติม

Roger และคณะ ได้ทำการวิจัยเพิ่มเติมในการนำแผง วงจรดังกล่าวไปประยุกต์ใช้กับผลิตภัณฑ์อื่นๆ เช่น เซลล์แสง อาทิตย์ เพื่อใช้เป็นตัวเก็บข้อมูลและส่งสัญญาณไปยังศูนย์กลาง ในรูปแบบไร้สายผ่านดาวเทียม ในระยะยาว กลุ่มนักวิจัยดังกล่าว คาดหวังว่า จะสามารถพัฒนาอุปกรณ์ดังกล่าวให้สามารถเชื่อมต่อ สัญญาณไฟฟ้ากับกระบวนการต่างๆ ในร่างกาย เช่น การเคลื่อน ที่ของเอนไซม์ และเอนติบอดี เพื่อที่จะวิเคราะห์หากระบวนการ ที่ก่อให้เกิดโรค จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีดังกล่าว ได้ทำลายกำแพงที่ สร้างความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และชีววิทยา

 

ที่มาและภาพประกอบ: Science และ Popsci, August 11, 2011