Super dunne huid patch kan hart, spieren, zenuwen en andere lichamelijke functies controleren

Een superdunne huidplooi die als een tijdelijke tatoeage op de huid wordt bevestigd, heeft een reeks elektronische componenten die kunnen detecteren wat er in het lichaam gebeurt en communiceren met diagnostische apparatuur. Onderzoekers van de University of Illinois onthulden dit in het tijdschrift. Wetenschap.
Teamleider, John A. Rogers, legde uit dat het circuit van de patch buigbaar is, rimpelt en uitrekt met de huid, zonder de functie ervan te ondermijnen. De patch heeft een reeks elektronische componenten die op een dun, rubberachtig substraat zijn gemonteerd en omvat transistors, radiofrequentiecondensatoren, draadloze antennes, geleidingsspoelen, zonnecellen voor stroomvoorziening, LED's en sensoren.
Rogers zei:

"We gooiden alles in onze zak met trucs op dat platform en voegden er nog een paar andere nieuwe ideeën aan toe, om te laten zien dat we het konden laten werken."

Ten eerste wordt de pleister op een dunne laag in water oplosbaar plastic aangebracht en vervolgens met water op de menselijke huid gelamineerd - op dezelfde manier als een tijdelijke tattoo. In feite kunnen de componenten rechtstreeks worden toegepast op een tijdelijke tatoeage zelf, waardoor deze vrijwel onmerkbaar wordt.
Co-leider, Todd Coleman zei:

"We denken dat dit een belangrijke conceptuele stap vooruit zou kunnen zijn in draagbare elektronica, om iets te bereiken dat bijna onmerkbaar is voor de drager. De technologie kan je op een heel natuurlijke manier verbinden met de fysieke wereld en de cyberwereld."

Er zijn verschillende mogelijke biomedische toepassingen voor het huidpleister, verklaarden de auteurs, ze kunnen worden gebruikt als EMG- of EEG-sensoren om spier- en zenuwactiviteit te controleren. Ze vereisen geen geleidende gel, penetrerende pennen, volumineuze draden of tape, die niet alleen ongemakkelijk zijn voor de patiënt, maar ook de efficiëntie van de limietkoppeling.

De auteurs zeggen dat het huidpleister veel minder omslachtig en comfortabeler is voor de patiënt dan de traditionele elektroden - hij / zij heeft volledige bewegingsvrijheid.
Coleman, die nu aan de Universiteit van Californië in San Diego werkt, zei:

"Als we de hersenfunctie in een natuurlijke omgeving willen begrijpen, is dat volledig onverenigbaar met EEG-onderzoeken in een laboratorium.De beste manier om dit te doen is door neurale signalen op te nemen in natuurlijke omgevingen, met apparaten die onzichtbaar zijn voor de gebruiker."

Het monitoren van de patiënt in een natuurlijke omgeving maakt het gemakkelijker om dit continu te doen, voor cognitieve toestand, welzijn, gezondheid en verschillende lichaamsfuncties en routinegewoonten, zoals gedragspatronen tijdens de slaap.
Een patiënt met ALS kan een op de huid gemonteerd elektronisch apparaat, zoals dit skin-patch, gebruiken om te communiceren of om met computers te communiceren.

De onderzoekers ontdekten dat de sensoren, wanneer toegepast op de huid van de keel, spierbeweging konden onderscheiden voor eenvoudige spraak. De onderzoekers hebben zelfs de elektronische patches gebruikt om een ??videospel te besturen, wat het potentieel voor interfacing tussen mens en computer aantoont.
Rogers zei:

"Onze vorige rekbare elektronische apparaten zijn niet goed afgestemd op de mechanofysiologie van de huid, met name de huid is extreem zacht en vergeleken met het oppervlak, kan deze ruw zijn met een aanzienlijke microscopische textuur. ontwerpprincipes."

De Illinois-wetenschappers werkten samen met ingenieurs van Northwestern University, geleid door Yonggang Huang om problemen met mechanica en materialen te overwinnen. Ze ontwikkelden een apparaatgeometrie waarin de circuits voor verschillende apparaten worden vervaardigd als minuscule, kronkelende draden - ook bekend als filamentary serpentine. Wanneer het op een dun, zacht rubberlaken wordt geplaatst, kan de slangachtige, golvende vorm buigen, draaien en knarsen zonder functionaliteit te verliezen.
Huang zei:

"De vervaging van elektronica en biologie is hier echt het belangrijkste punt: alle gevestigde vormen van elektronica zijn hard, onbuigzaam.De biologie is zacht, elastisch.Het is twee verschillende werelden.Dit is een manier om ze echt te integreren."

De auteurs zeggen dat de patches eenvoudig te schalen en te vervaardigen zijn, omdat ze eenvoudige aanpassingen van technieken in de halfgeleiderindustrie gebruikten. mc10, een bedrijf dat mede is opgericht door Rogers, werkt momenteel aan een manier om sommige versies van deze technologie te commercialiseren.
De onderzoekers zijn van plan om Wi-Fi-mogelijkheden toe te voegen aan het apparaat, evenals alles erin te integreren, zodat alle componenten en circuits als een systeem kunnen samenwerken, in plaats van individueel.
Rogers zei:

"De visie is om deze concepten te gebruiken in systemen met een op zichzelf staande, geïntegreerde functionaliteit, die misschien uiteindelijk op een therapeutische manier werkt met gesloten feedbackcontrole op basis van geïntegreerde sensoren, op een gecoördineerde manier met het lichaam zelf."

Geschreven door Christian Nordqvist