20 мая 2024
Мир датчиков переживает стремительную трансформацию с изобретением биоразлагаемых материалов. Эти инновационные сенсоры предлагают уникальные решения для сокращения потребления энергии и сведения к минимуму хирургических вмешательств.
Сенсорные устройства, к которым мы привыкли, изготовлены из неразлагаемых материалов, а также не решают проблему с чрезмерным потреблением электроэнергии. Это может привести к загрязнению окружающей среды и оказывать пагубное влияние на здоровье. Кроме того, при использовании в медицинских целях часто обычные сенсоры требуется имплантировать. Их извлечение влечет за собой дополнительные операции, вследствие чего возникают риски для здоровья пациентов.
Биоразлагаемые датчики преодолевают эти трудности за счет содержания в их составе специальных материалов, которые растворяются в организме после окончания срока службы и являются нетоксичными. Они могут быть спроектированы таким образом, что не будут доставлять пациентам никакого дискомфорта и не требовать повторной операции. Это поможет обеспечить комфорт и безопасность.
Принцип работы
Биоразлагаемые сенсоры – это новый вид устройств, которые функционируют по тому же принципу, что и обычные, но с ключевой особенностью, которая позволяет им быть экологичными - в их основе лежат особые полимерные материалы. Они призваны не вызывать иммунной реакции организма и не оказывать негативного воздействия на экологию.
Механизм действия меняется в зависимости от того, какой мониторинг необходимо осуществлять. Могут быть задействованы электрохимический, оптический или пьезоэлектрический принципы, как и в обычных датчиках. Например, некоторые биоразлагаемые датчики используют ферменты или антитела, которые взаимодействуют с целевым объектом. Когда необходимая молекула соприкасается с поверхностью сенсора, образуется электрическая или оптическая реакция. Этот отклик позволяет измерить концентрацию анализируемого вещества.
Процесс распада устройства устроен таким образом, что оно эффективно выполняет свои функции в определенных временных рамках, после чего безвредно саморазрушается. Разложение может произойти в результате ферментативных процессов в организме или гидролиза в окружающей среде. Его скорость тщательно контролируется, чтобы обеспечить эффективную работу в течение запланированного срока.
Сферы применения
В области биомедицины имплантируемые датчики могут отслеживать жизненно важные показатели, такие как температура, давление, уровень глюкозы в крови и даже активность мозга. Такой непрерывный мониторинг способствует раннему выявлению заболеваний, улучшенной диагностике и индивидуальному лечению. Они также могут быть использованы для доставки лекарств, когда сам сенсор может разлагаться и высвобождать вещества с контролируемой скоростью.
Если говорить о защите окружающей среды, то такие датчики могут быть помещены в водоемы для мониторинга наличия загрязняющих веществ, например, тяжелых металлов, органических загрязнений и даже патогенных микроорганизмов.
В сфере пищевой промышленности эти устройства могут быть встроены в упаковку и следить за свежестью и качеством продуктов. Они могут изменять цвет, сигнализируя тем самым об испорченности пищи. Отслеживания колебаний температуры во время транспортировки и хранения также входит в спектр их задач, обеспечивая оптимальные условия для сохранения качества продуктов.
На данный момент ученые пытаются найти баланс между экологичностью, функциональностью, точностью и оптимальным сроком работы.
Источник: sensoren.ru
