Elektronische haut, die gesundheitsstatusschritte näher rückt


Elektronische haut, die gesundheitsstatusschritte näher rückt

Forscher in Japan haben ein ultradünnes Material entwickelt, das an der Haut anhaftet und Elektronik enthält, die den Sauerstoffgehalt des Blutes überwacht.

Die Forscher nutzten ihr neues E-Skin-Material, um einen Blut-Sauerstoff-Monitor zu machen, der am Finger getragen wird.

Bildnachweis: Someya Laboratory

Schreiben in der Zeitschrift Wissenschaft Fortschritte , Beschreiben Wissenschaftler der Universität Tokio, wie sie ihren Prototyp "e-skin" aus einem dünnen, flexiblen, organischen Material, das in der Luft stabil ist.

Die e-Haut weist einen Schutzfilm auf, der fünf abwechselnde Schichten eines anorganischen Materials namens Siliciumoxynitrit und ein organisches Material namens Parylen enthält. Dies schützt die Onboard-Elektronik vor Wasserdampf und Luft und verlängert die Lebensdauer der Geräte von den wenigen Stunden, die in früheren Designs bis zu Tagen erreicht wurden.

In ihrer Arbeit beschreiben die Forscher die Einbeziehung transparenter Elektroden in den Film, ohne sie zu beschädigen. Sobald dies erreicht wurde, schufen sie dann Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) und organische Photodetektoren unter Verwendung des Materials.

Als nächstes entwickelten sie einen Blut-Sauerstoff-Monitor, der am Finger getragen wird. Rote und grüne PLEDs leuchten Licht in den Finger, und das reflektierte Licht aus dem Inneren des Fingers wird von einem Photodetektor gefangen, was ein Maß für Blutsauerstoff und Pulsfrequenz liefert, die als Lesung auf einem PLED-Display angezeigt werden kann.

Tragbare Technologie, die Körperfunktionen überwacht, ist ein wachsendes Gebiet der biomedizinischen Forschung. Allerdings gibt es viele Herausforderungen zu überwinden, einschließlich der Entwicklung von geeigneten Materialien, die dünn und flexibel genug sind, so dass sie an und bleiben auf dem Körper und kann bequem und unauffällig getragen werden.

Die bisher entwickelten Glas- oder Kunststoffmaterialien waren entweder zu dick - auf der Skala von Millimetern - oder nicht flexibel genug. Und während organische Materialien eine geeignete Mikrometer-Skala-Dünnheit und Flexibilität erreichen, verschlechtern sie sich schnell in der Luft.

Material ermöglicht "E-Skins mit mehreren elektronischen Funktionalitäten"

Die E-Haut, die der ältere Autor Takao Someya, ein Professor an der Tokyo's Graduate School of Engineering, und Kollegen entwickelt haben, scheint viele der Probleme der bisherigen Entwürfe zu überwinden. Es ermöglicht die Herstellung von ultradünnen und ultra-flexiblen elektronischen Geräten, die in der Luft für mehrere Tage stabil bleiben. Die Autoren beachten:

"In Kombination mit einem konstruierten Elastomersubstrat werden solche Vorrichtungen hoch dehnbar und erhalten immer wieder bis zu 60% Kompression. Solche Extreme in Flexibilität, Gewicht und Dehnbarkeit ermöglichten die Realisierung von E-Skins mit mehreren elektronischen Funktionalitäten wie Sensoren und Displays, Die auf der Oberfläche der menschlichen Haut getragen werden können. "

Die PLEDs, die das Team erstellt hatte, waren nur 3 Mikrometer dick und ihre Effizienz war sechsmal größer als die von zuvor gemeldeten ultradünnen PLEDs. Das bedeutet, dass sie viel weniger Kraft benötigen und viel weniger Wärme erzeugen und sie besonders für den direkten Anschluss am Körper geeignet machen.

Das folgende Video zeigt, wie PLEDs in e-skin auf der Hand getragen werden könnte eine sinnvolle Lesung:

Die Forscher hoffen, dass ihre E-Haut zur Entstehung von Geräten führen wird, die nicht nur Blutsauerstoff und Pulsfrequenz messen und anzeigen, sondern auch andere wichtige Funktionen. Sie schlagen auch vor:

"Letztlich können flexible organische optische Sensoren direkt auf Organen laminiert werden, um den Blut-Sauerstoffgehalt während und nach der Operation zu überwachen."

E-Skin-Technologie könnte auch Anwendungen außerhalb der Medizin, wie Leichtathletik, persönliche Fitness und Kommunikation. Prof. Someya schlägt vor, dass E-Skin-Technologie persönliche Kommunikation in gleichem Maße verwandeln kann wie Mobiltelefone. Er stellt fest:

Das Aufkommen von Mobiltelefonen hat die Art und Weise verändert, wie wir kommunizieren. Während diese Kommunikationsinstrumente immer kleiner werden, sind sie immer noch diskrete Geräte, die wir mit uns tragen müssen. Wie wäre die Welt, wenn wir Anzeigen hätten, die sich an unseren Körper halten könnten und sogar unsere Emotionen oder Stress oder Unbehagen zeigen könnten?"

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