НАН
ТЕХНОЛОГИИ
От гибридных наноструктурированных материалов до мультимодальных сенсорных систем
Гибкий ионоселективный датчик для определения ионов калия и натрия в комплексе с мягкой роботизированной рукой
Заболеваемость инсультом в России значительно выше, чем в других странах мира; при этом пациенты, в первые месяцы пережившие последствия острых нарушений мозгового кровообращения (ОНМК), испытывают сложности с восстановлением. Во время реабилитации после ОНМК важно поддержание водно-солевого баланса в организме и контроль за ним в целях возможной корректировки лечения.
Проблема и актуальность
Данное решение позволит справляться с реабилитацией после инсульта индивидуально и доступно. А гибкие датчики могут быть использованы в различных областях за счёт их портативности и селективности.
Гипотеза
Решение
Создание и апробация роботизированных мультимодальных сенсорных систем, включающих в себя гибкие ионоселективные датчики измерения ионов Na+ , K+ и Ca2+ в организме и мягкий тренажёр для разработки пальцев рук после инсульта
Целью нашей работы было
Задачи

Разработать

макет перчатки с интегрируемыми сенсорами и датчиками давления

Создать

гибкие сенсоры экспрессным и экономичным способом с применением наноструктур

Изучить

полученные структуры сенсоров различными методами анализа

Проанализировать

рынок, сопоставить наше решение с аналогами

Гибкие ионоселективные датчики
Гибкие ионоселективные электроды с псевдовнутренним раствором в отличие от системы с твердым контактом обеспечивают более стабильный аналитический сигнал. Такие преимущества были достигнуты благодаря послойного нанесения слоёв полиэлектролита (PEI/PSS) на проводящей подложке, ионоселективной мембраны и нанослоёв Ti3C2
Роботизированная силиконовая перчатка с пневматическим контролем силы сжатия пальцев, оснащённая галлий-индиевыми датчиками давления
Мягкая роботизированная перчатка
С помощью рамановской спектроскопии мы сравнили MAX-фазу (где M – переходный металл (Ti), A – металл (Al), X – углерод), ml-MXene (многослойный) и MXene (Ti3C2). Тем самым мы удостоверились, что получили MXene.
Синтез MXene
Для изучения сорбционных и адгезивных свойств полиэлектролитов была применена методика послойного наложения на кремниевую подложку полиионных сборок («layer by layer»), образованных полистиролсульфонатом (PSS), полиэтиленимидом (PEI), полидиаллилдиметиламмония хлоридом (PDADMAC). Полученные образцы были исследованы методом атомно-силовой микроскопии с использованием кремниевого зонда с диаметром вершины 20 нм, который показал рост толщины и шероховатости полиионного покрытия при увеличении количества нанесённых на подложку двойных слоёв.

Полиионные сборки
Потенциал электрода
С помощью потенциостата мы снимали отклик электрода и получили значение потенциала 31.48 мВ. Данное значение близко к рассчитанному потенциалу по уравнению Нернста 29 мВ.
Макет перчатки
Видео
Применение перчатки как для реабилитации и диагностики в период восстановления после ОНМК
Применение перчатки для отслеживания биологически важных показателей в процессе тренировок
Проведённые в ходе работы над проектом исследования могут послужить источником экспериментальных данных при развитии индустрии гибких сенсорных систем и мягкой робототехники
Планы развития проекта
С помощью рамановской спектроскопии мы сравнили MAX-фазу (где M – пара переходных металлов (Ti), A – металл (Al), X – углерод), ml-MXene (многослойный) и MXene (Ti3C2). Тем самым мы удостоверились, что получили MXene
-2-
-1-
-3-
Медицина
Спорт
Технологии
Наша команда
Чунихина Валерия
Воропаев Ярослав
Газе Артём
Романов Николай
Галкина Наталья
Королёв Илья
Жуков Михаил
Фотоотчёт
zhukov@infochemistry.ru
© Большие вызовы — 2023