Современная электроника №1/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 17 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2024 Испытания термических , механи - ческих и электрохимических харак - теристик устройства представлены в [6]. Чтобы избавиться от недостатков , сотрудники научных центров США , Китая и Южной Кореи под руковод - ством Гильермо Амира (Guillermo Ameer) и Джона Роджерса (John Rogers) из Северо - Западного университета в Эванстоне разработали компактную беспроводную систему для электроте - рапии с гибкими растяжимыми биоре - зорбируемыми электродами . Помимо лечебного воздействия , она позволяет следить за состоянием раны по элек - трическому сопротивлению [5]. Беспроводной модуль ( вживляемый элемент представлен на рис . 2) накле - ивается на здоровую кожу вблизи хро - нической раны . Он состоит из индукционной спира - ли для питания с резонансной часто - той 13,56 МГц от внешнего источни - ка ; электронной системы на чипе , которая подключается к компьюте - ру или смартфону ближней бескон - тактной связью (NFC) по протоколу ISO15693; светодиода для индикации работы и микроконтроллера , создаю - щего и измеряющего ток для стиму - ляции напряжением 1,1 В . К микро - контроллеру гибким соединителем крепятся внутренний и наружный металлические змеевидные электро - ды ; с диаметром 2 мм один – внутрен - ний располагается над центром раны , наружный , диаметром 10,5 мм , окру - жает её . Последний закрепляется на коже кольцевидной накладкой . После окончания курса электротерапии нож - ку внутреннего электрода перерезают и оставляют имплантат рассасывать - ся в ране , а накладку с внешним элек - тродом удаляют . В табл . 2 для сведения представле - ны объёмы азотной кислоты , переки - си водорода и конечных растворов в зависимости от типа ткани . « Умные » повязки на основе мульти - модальных носимых устройств могут обеспечить физиологический мони - торинг в режиме реального времени и активное вмешательство для ускоре - ния заживления хронических ран . Тем не менее разработка датчиков и сти - муляторов для современных техноло - гий смарт - бинтов до недавнего была ограниченной . Пока клейкие элек - троды были необходимы для надёж - ной передачи сигнала , отсоединение их приводило к вторичному повреж - дению деликатных тканей раны без адгезии .  Теперь же создана биоэлек - тронная система из беспроводных датчиков с электронной стимуляци - ей контактирующих с кожей гидроге - левых электродов . По опыту на мышах очевидно , что можно контролировать изменение состояния и температу - ру кожи и обеспечивать электриче - скую стимуляцию раны [5]. На докли - нических моделях рана заживала на 25% быстрее и с улучшением ремоде - лирования кожи примерно на 50% – по сравнению с типичной подконтроль - ной исследователям группой .  Кроме того , исследователи наблюдали акти - вацию прорегенеративных генов в клеточных популяциях моноцитов и макрофагов , что усиливает регенера - цию тканей , неоваскуляризацию и вос - становление дермы [3]. На рис . 3 пред - ставлена динамика заживления раны и растворяемости имплантата – соот - ветственно столбцам – по состоянию в первый день , 6- й , 9- й , 12- й , 15- й и 18- й . Верхний ряд иллюстрирует про - цесс заживления необработанной раны , нижний ряд – той же раны , но обработанной . В ходе термических , механических и электрохимических испытаний на грызунах описывае - мая разработка продемонстрировала стабильную работу , допускала рас - тяжение кожи примерно на 15%, не вызывала чрезмерного нагревания и нежелательных реакций на молибде - новый электрод со стороны эпидерми - са , жировой ткани и биологических жидкостей . Биорезорбция электрода , отсутствие накопления молибдена и нарушений в тканях иллюстрируется Таблица 1. Расчётные характеристики материалов Слои электродов и тканей Толщина ( мкм ) Плотность ( ρ ) ( кг / м 3 ) Удельная теплоёмкость ( C ρ  ) ( Дж / кг ·K) Теплопроводность ( k ) ( Вт / м ·K) Относительная диэлектрическая проницаемость ( ε ) Электропроводность ( σ ) ( См / м ) Молибден 15 10 200 250 138 1 2×10 7 Роговой слой 5 1090 3350 0,209 5×10 2 2×10 − 6 Жизнеспособный эпидермис 22 1090 3350 0,209 5×10 6 0,026 Дерма 280 1090 3350 0,322 5×10 9 0,222 Подкожный жир * 300 911 3660 0,21 5×10 7 0,08 Мышцы 2000 1060 3730 0,53 2×10 7 0,25 * Примечание . Подкожный жир – это жировая ткань и гладкая плотная мышца . Рис . 2. Вживляемый элемент беспроводного модуля Таблица 2. Объёмы азотной кислоты , перекиси водорода и конечных растворов в зависимости от типа ткани Тип ткани Приблизительный вес используемой ткани ( г ) Объём HNO 3 ( мл ) Объём H 2 O 2 ( мл ) Конечный объём ( мл ) Цельная кровь 0,2 0,25 0,25 5 Печень 1–1,5 2 0,5 40 Все другие 0,1–0,5 0,5 0,125 10