Stick -On Tattoo Ersetzt Drähte und Kabel In Patientenüberwachung

Ein ultra-dünnen , selbstklebenden Tätowierung, die die neueste Sensortechnologie umfasst könnte eines Tages ersetzen die Masse von Drähten und Kabeln , die Patienten zu Computern zu verbinden , um die Herzfrequenz und Gehirnwellen zu überwachen. Die neue " elektronische Haut" Technologie, genannt epidermalen Elektronik (EBS) , wurde von einem internationalen Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren, die über ihre Arbeit in den 12 August Ausgabe des Schreib entwickelt Wissenschaft.

Die EBS ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen der Universität von Illinois in Urbana-Champaign , der Northwestern University und der Tufts University , die alle in den USA, und am Institut für Hochleistungsrechnen in Singapur, und der Dalian University of Technology in China.

Anschrift für die Verfasser der Studie, John Rogers , Professor an der Materials Science and Engineering Department an der University of Illinois in Urbana-Champaign , beschreibt EES als " eine Technologie, die die Unterscheidung zwischen Elektronik und Biologie verwischt " .

"Unser Ziel war es, eine elektronische Technologie, die mit der Haut in einer Weise, die mechanisch und physiologisch für den Benutzer unsichtbar ist Integration könnte zu entwickeln", sagte er der Presse und fügte hinzu, dass die physikalischen Eigenschaften der elektronischen Haut mit denen der menschlichen Haut.

In einem Begleit PerspektiveArtikel in der gleichen Ausgabe von Wissenschaft, Zhenqiang (Jack) Ma , ein Professor in der Abteilung für Elektrotechnik und Informationstechnik an der Universität von Wisconsin, Madison , schreibt, dass die " eletronic Haut" , dass Rogers und Kollegen entwickelt wird nicht nur die Patientenüberwachung auf " sein einfacher, zuverlässige und unterbrechungsfreie " , sondern auch viele Probleme mit derzeitigen Systemen , deren komplizierte Verkabelung und Kabel sind unbequem und belastend für Patienten und ihren Ärzten zu lösen.

Bestehende Technologie ist bereits anspruchsvoll und in der Lage, eine Reihe von physiologischen Variablen , wie Herzfrequenz , Gehirnwellen und die Muskelaktivität zu überwachen, aber die EBS bietet eine Möglichkeit, dies zu , die einfacher und bequemer ist zu tun , erfordert vernachlässigbar Macht, und mit Sensoren, fast schwerelos.

Die EES -Geräte enthalten winzige Sender und Empfänger , Miniatursensoren , Leuchtdioden und Netzwerke von sorgfältig ausgearbeiteten Drahtfäden .

Die Prototypen aussehen flach, stick-on , zarte Spitzen Tätowierungen der modernen Kunst in Metallfäden durchgeführt und sind etwa so groß wie eine Briefmarke . Tatsächlich ist die elektronische Tattoo auf den Polyesterträger von Klebe- Tattoos integriert.

Weil sie so dünn (weniger als 50 Mikrometer , dünner als ein menschliches Haar) , brauchen sie nicht kleben an der Haut haften , sie engen Kontakt Van-der- Waals-Kräfte , die auf molekularer Ebene wirken zu verwenden , so dass sie bleiben an Ort und Stelle für Stunden.

In ihrer Studie fanden die Forscher die Geräte blieben an Ort und Stelle für bis zu 24 Stunden , unter idealen Bedingungen .

Auch, weil sie benötigen sehr wenig Energie , die EBS -Geräte können ihre Macht entweder durch Streu oder übertragen werden , elektromagnetischer Strahlung (über Induktion) teilweise aus Minisonnenkollektorenzu nehmen, und auch .

Die elektronischen anorganischen Komponenten in den Geräten sind in der Regel sehr hart und spröde , aber für die EBS die Ingenieure sie schlangenähnlichen mechanischen Eigenschaften , die sie zu biegen und zu strecken , ohne zu ermöglichen.

Co - Forschungsleiter Yonggang Huang, Joseph Cummings Professor für Bau- und Umweltingenieur und Maschinenbau an der Northwestern University , sagte:

" Die Mechanik hinter dem Design für unsere serpentinenförmige Elektronik macht das Gerät so weich wie die menschliche Haut. "

"Außerdem ist die Serpentinen Design sehr nützlich für Selbsthaftungauf jedem Untergrund , ohne Klebstoffe, " fügte er hinzu .

Die selbstklebenden elektronischen Haut wird mehr auf Bereiche des Körpers , die sind häufiger für medizinische und experimentelle Beobachtung , wie die Stirn, Hände, Füße und der Brust eingesetzt wird. Es wird nicht für die Regionen wie dem Ellbogen sein , sagte der Forscher.

Bringt jedoch einen zusätzlichen Vorteil , dass Bereiche des Körpers schwer mit Stromsensorikzu erreichen , wie der Hals, sind nun zugänglich . In der Tat ist die Studie Wissenschaftbeschreibt eine Anwendung, bei der die Forscher untersuchten die Vorrichtung in den Hals eingeführt wird, um die Muskelaktivität während des Sprechens zu überwachen.

Die Forscher berichteten das Gerät mehr als 90 % korrekt zu interpretieren Wörtern und Wortschatz, ausreichend, um eine sprachaktivierte Videospiel , das , wie sie es geprüft ist zu kontrollieren.

Dies legt nahe, eine weitere mögliche Anwendung für die EBS , Sprachsteuerung , die beispielsweise könnte Patienten mit Erkrankungen des Kehlkopfes , und Sub- Sprachkommunikation , zu helfen , wie , wo verdeckte Betreiber könnten ohne hörbare Töne zu sprechen.

Die Technologie für EES kam aus Rogers ' und Huangs gemeinsame Anstrengungen, um flexible Elektronik für Kameras und andere Geräte, die bei komplex geformten Bauteilen erforderlich entwickeln .

Rogers sagte, sie haben wirklich gerade erst mit der Arbeit an EBS , und wollen es viel weiter zu gehen.

"Auf der Technologieseite , liegt unser Fokus auf drahtlose Kommunikation und verbesserte Lösungen für die Energieerzeugung - wie Batterien, Speicherkondensatoren und mechanische Energie FBG - die induktive und Solarkonzepte , die wir in der vorliegenden Arbeit zeigen, ergänzen ", sagte Rogers.

Das Team denkt auch an andere medizinische Anwendungen, die kleine Sensoren benötigen, wie die Überwachung Schlafapnoe und Neugeborenen . Und später , hoffen sie, kleine Geräte, die Medien zu manipulieren können , zu übernehmen als elektronische Verband oder Streifen von elektronischen Haut, Wunden, Verbrennungen und anderen Hauterkrankungen heilen schneller hilft.

Die Mittel aus der National Science Foundation , der US Air Force , Department of Energy und Beckman Institute geholfen zahlen für das Forschungs .