Эластичный бандаж-киригами может служить платформой для носимой электроники, позволяет вводить в организм лекарственные препараты
На локтевые и коленные суставы очень сложно накладывать бандаж. Даже, если сделать все верно, через несколько циклов сгибания-разгибания бандаж сползает. Кроме того, обычная ткань любого типа по прошествии нескольких часов причиняет коже известные неудобства. Сейчас инженеры MIT попробовали найти новое решение, и у них, кажется, получилось.
Основа этого решения киригами, японское искусство изготовления фигурок при помощи ножниц. В оригами бумагу лишь складывают без использования ножа или ножниц. Так вот, в MIT разработали новый тип бандажа, который, благодаря разрезам на поверхности, может выдержать больше 100 циклов сгибания-разгибания. Секрет — расположение продольных разрезов относительно друг друга.
Исследователи прикрепили «пленку киригами» к колену добровольца и обнаружили, что каждый раз при сгибании колена обычная пленка плохо выдерживает нагрузку. А вот «пленка киригами» справляется с этим отлично, выдерживая не только растяжение, но и сжатие. Для того, чтобы показать потенциальные возможности пленки, группа создала настоящий бандаж. На его поверхности можно закреплять разнообразные миниатюрные сенсоры, что может пригодиться как в спорте, так и в больницах.
По мнению разработчиков, идея использования киригами при создании такого рода бандажей расширяет возможности их использования. «Сейчас, если говорить об электронике, люди прикрепляют устройства к местам с небольшой деформацией. Но там, где деформация сильнее, обычно не размещается ничего. Я думаю, что киригами — решение, позволяющее использовать носимую электронику даже тем, где ранее она не применялась», — заявил представитель команды разработчиков Рюке Цзяо.
Результаты своей работы ученые опубликовали в авторитетном медицинском издании Soft Matter.
Началась работа по созданию пленки киригами в августе 2016 года. Тогда команда исследователей получила задание от китайских коллег создать улучшенную версию снимающего боль бандажа. Китайская компания производила и продавала такие бандажи, но была не слишком довольна ограниченной их функциональностью.
«Они достаточно широко распространены, особенно в Китае, но если вы попробуете закрепить их на локтевых или коленных суставах, то бандаж очень быстро прекратит выполнять свои функции и просто спадет», — говорят разработчики гибкого бандажа. «Это огромная проблема для компании, и она попросила ее решить».
Почти с самого начала разработчики решили попробовать киригами в качестве потенциального решения проблемы. Искусство киригами развивалось несколько столетий, и позволяет создавать из бумаги сложнейшие фигуры, которые с использованием оригами никак не получится сделать. Именно эту идею и решено было взять за основу. Как оказалось, киригами улучшает не только гибкость исходного материала, но и позволяет ему лучше закрепляться на поверхности руки или ноги.
Тестовые варианты бандажа распечатывались на 3D-принтере, что позволяло создавать бандаж любой формы и почти любого размера. Пленку можно делать как из обычных полимеров, так и из металла. Специалисты провели тесты со сгибанием, растяжением и сжатием материала. Оказалось, что сгибание «киригами пленка» выдерживает гораздо лучше обычной.
После множества тестов ученые нашли практически идеальный вариант для бандажа. Ученые уже подали патентную заявку, которая находится на рассмотрении. Они также продолжают сотрудничество с китайской компанией, с задания которой и стартовал проект. Как утверждают представители компании, в том же Китае бандажи, снимающие боль (например, от растяжения) очень популярны, поэтому авторы идеи надеются на популяризацию разработки.
Сама разработка может показаться не слишком значительной по сравнению, например, с бионическими протезами. Но польза «пленки-киригами» в том, что она сделана из специального полимера, который можно использовать и для введения лекарственных препаратов в организм человека через кожу. Бандажи могут быть любой формы, а применять их можно для широкого спектра задач в разных сферах — от спортивной, до, как уже говорилось, медицинской.
Автор: Максим Агаджанов
