211service.com
Opplakbare elektronische tatoeages
Onderzoekers hebben rekbare, ultradunne elektronica gemaakt die als een tijdelijke tatoeage aan de huid blijft kleven en elektrische activiteit van het lichaam kan meten. Met deze elektronische tatoeages kunnen artsen niet-invasieve aandoeningen zoals hartritmestoornissen of slaapstoornissen diagnosticeren en controleren.
Knijp me: Deze micro-elektronica kan kreuken, buigen en draaien met de huid, zelfs als deze wordt samengeknepen, zonder te breken of los te komen.
John A. Rogers, een professor in materiaalkunde aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign, heeft een prototype ontwikkeld dat de monitoringcapaciteiten van omvangrijke elektrocardiogrammen en andere medische apparaten kan nabootsen die normaal gesproken beperkt zijn tot een klinische of laboratoriumomgeving. Dit werk werd vandaag gepresenteerd in Wetenschap .
Om flexibele, rekbare elektronica te bereiken, paste Rogers een principe toe dat hij al had gebruikt om flexibiliteit in substraten te bereiken. Hij maakte de componenten - allemaal samengesteld uit traditionele, hoogwaardige materialen zoals silicium - niet alleen ongelooflijk dun, maar ook gestructureerd in een kronkelige vorm waardoor ze kunnen vervormen zonder te breken. Het resultaat, zegt Rogers, is dat het hele systeem dit soort spinnenweblay-out krijgt.
In het verleden, zegt Rogers, was hij in staat om apparaten te maken die ofwel flexibel maar niet rekbaar waren, of rekbaar maar niet flexibel. Zijn eerdere werk werd met name beperkt door het feit dat de elektronische delen van zijn ontwerpen niet zoveel konden buigen en uitrekken als het substraat waarop ze waren gemonteerd.
De elektronische tatoeage bereikt de mechanische eigenschappen van de huid, die bestand zijn tegen draaien, prikken en trekken zonder te breken. De tatoeage van Rogers kan zich ook aanpassen aan de topografie van de huid, maar ook uitrekken en verschuiven. Het kan voor langere tijd worden gedragen zonder de irritatie te veroorzaken die vaak het gevolg is van plakband en stijve elektronica. Hoewel Rogers' voorlopige tests een op maat gemaakt substraat betroffen, toonde hij ook aan dat de elektronica op een in de handel verkrijgbare tijdelijke tatoeage kon worden gemonteerd.
Het prototype was uitgerust met elektroden om elektrische signalen te meten die worden geproduceerd door spier- en hersenactiviteit. Dit kan nuttig zijn voor een niet-invasieve diagnose van slaapapneu of het monitoren van de hartactiviteit van premature baby's. Het zou ook mogelijk kunnen zijn, zegt Rogers, om de tatoeages te gebruiken om de spieren van fysieke revalidatiepatiënten te stimuleren, hoewel dit gebruik niet in de krant werd aangetoond.
Om het potentieel van het apparaat als mens-computerinterface te demonstreren, plaatste Rogers een van de tatoeages op de keel van een persoon en gebruikte metingen van de elektrische activiteit in de keelspieren om een computerspel te besturen. Het signaal van het apparaat bevatte genoeg informatie voor software om onderscheid te maken tussen de gesproken woorden links, rechts, omhoog en omlaag om een cursor op het scherm te besturen.
Het apparaat bevatte sensoren voor temperatuur, spanning en elektrische signalen van het lichaam. Het bevatte ook LED's om visuele feedback te geven; fotodetectoren om blootstelling aan licht te meten; en kleine radiozenders en -ontvangers. Het apparaat is zo klein dat het slechts minuscule hoeveelheden stroom nodig heeft, die het kan oogsten via kleine zonnecellen en via een draadloze spoel die energie ontvangt van een nabijgelegen zender. Rogers hoopt in de nabije toekomst een soort van energieopslagcapaciteit in te bouwen, zoals een kleine batterij. De onderzoekers werken ook aan het draadloos maken van het apparaat .
Uiteindelijk, zegt Rogers, willen we een veel intiemere integratie met het lichaam hebben, meer dan simpelweg iets heel dicht op de huid monteren. Hij hoopt dat zijn apparaten uiteindelijk naast elektrische informatie ook chemische informatie van de huid kunnen gebruiken.