Носимый датчик контролирует воздействие ультрафиолетового излучения для защиты кожи
Исследователи разработали прозрачный датчик, который реагирует на солнечный свет, чтобы в режиме реального времени отслеживать воздействие UVA на кожу. Автор: Jnnovation Studio
Исследователи разработали новый носимый датчик, который может обнаруживать ультрафиолетовые лучи A (UVA) от Солнца, помогая уменьшить воздействие вредного излучения на незащищенного человека. Команда, стоящая за созданием устройства, продемонстрировала, что оно может быть подключено к смартфону и в режиме реального времени предупреждать людей о риске солнечных ожогов. Предыдущие исследования показали, что риск развития меланомы у человека возрастает с увеличением количества солнечных ожогов в течение жизни. В настоящее время меланома является третьим по распространенности видом рака в Австралии, и каждые 30 минут у 1 человека диагностируется рак. Хотя солнцезащитный крем можно использовать в качестве средства защиты от солнечных ожогов, ученые и медицинские работники считают, что ультрафиолетовые мониторы также могут помочь снизить число случаев заболевания меланомой. “Эффективный УФ-мониторинг требует разработки датчиков с быстрым реагированием, долговременной стабильностью и низким энергопотреблением”, — пишут авторы. Ультрафиолетовое излучение, испускаемое Солнцем, можно разделить на 3 типа: UVA (длина волны от 315 до 400 нм), UVB (280-315 нм) и UVC (200-280 нм).
Атмосфера Земли полностью блокирует ультрафиолетовое излучение и частично фильтрует ультрафиолетовое излучение, которое проникает в поверхностные слои кожи. УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ излучение в основном вызывает солнечные ожоги и повреждения ДНК, которые могут привести к мутациям. Однако атмосфера не защищает людей от ультрафиолетовых лучей, которые составляют 95% ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли. Эти лучи могут проникать глубже в кожу, вызывая долговременные повреждения и повышая риск развития рака кожи.
В настоящее время детекторы UVA являются непрозрачными, и исследования показывают, что это ограничивает их производительность и точность. Команда, возглавляемая исследователями из Университета Сунсил, Корея, создала прозрачный датчик, который может отслеживать UVA-излучение в режиме реального времени с более высокой точностью показаний. Сначала они разработали фотодетектор, представляющий собой устройство, преобразующее ультрафиолетовое излучение солнца в электрический сигнал, используя многослойную структуру с оксидом индия-олова (ITO) в качестве электрода. В отличие от предыдущих УФ-фотодиодов, в которых использовались непрозрачные металлические электроды, это сделало их устройство прозрачным. Полная конструкция была опубликована в журнале Science Advances. “Фотодиод на основе ITO не только сохраняет высокую оптическую прозрачность, но и демонстрирует повышенную чувствительность по сравнению с ранее представленными полностью прозрачными устройствами, достигая производительности, сравнимой с характеристиками устройств с металлическими электродами”, — пишут авторы.
“Эти стабильные и эффективные характеристики фотодиода свидетельствуют о многообещающих характеристиках для высокопроизводительных систем обнаружения ультрафиолетовых лучей”.
Когда команда протестировала свой датчик, они обнаружили, что около 75% света в видимом диапазоне (от 380 до 780 нм) поглощается успешно прошел через фотодиод на основе ITO.
“На основе этих результатов было разработано носимое устройство для мониторинга ультрафиолетового излучения, способное непрерывно работать при естественном солнечном свете, демонстрирующее возможность применения в здравоохранении в режиме реального времени”, — пишут они. Команда исследователей интегрировала данные со своего монитора в приложение для смартфонов. Пользователи, которые использовали устройство мониторинга, были уведомлены, когда датчик обнаружил, что они подверглись воздействию 80% от минимального количества ультрафиолетовых лучей, которое может вызвать солнечный ожог. Этот порог известен как «минимальная эритемная доза» и может варьироваться от человека к человеку в зависимости от типа кожи.
Возможно, в один прекрасный день устройство сможет обеспечить людям непрерывный ежедневный мониторинг воздействия ультрафиолетового излучения, что потенциально снизит риск развития рака кожи, такого как меланома. “Это медицинское устройство, интегрированное со смартфоном, демонстрирует свой потенциал в качестве практического подхода к предотвращению рисков, связанных с длительным воздействием ультрафиолета”, — пишут авторы.
“Разработанное устройство демонстрирует чувствительную реакцию в режиме реального времени на изменения условий солнечного освещения. Этот результат указывает на его потенциал для эффективного использования при обнаружении воздействия ультрафиолета и защите здоровья пользователей на открытом воздухе”.
Другие новости: