Stick-on tattoo ersetzt drähte und kabel bei patientenüberwachung


Stick-on tattoo ersetzt drähte und kabel bei patientenüberwachung

Eine ultradünne, stick-on Tattoo, die die neueste Sensortechnologie einbindet, könnte eines Tages die Masse von Drähten und Kabeln ersetzen, die Patienten mit Maschinen verbinden, um Herzfrequenz und Gehirnwellen zu überwachen. Die neue "elektronische Haut" -Technologie, genannt epidermales Elektroniksystem (EES), wurde von einem internationalen Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren entwickelt, die über ihre Arbeit in der 12. August Ausgabe von Wissenschaft .

Die EES ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen der University of Illinois in Urbana-Champaign, der Northwestern University und der Tufts University, allen in den USA und dem Institut für Hochleistungsrechner in Singapur und der Dalian University of Technology in China.

Entsprechender Autor der Studie, John Rogers, Professor in der Abteilung Materialwissenschaft und Ingenieurwissenschaften an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign, beschreibt EES als "eine Technologie, die die Unterscheidung zwischen Elektronik und Biologie verwischt".

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

In Begleitung Perspektive Artikel in der gleichen Ausgabe von Wissenschaft , Zhenqiang (Jack) Ma, ein Professor in der Abteilung für Elektrotechnik und Informatik an der University of Wisconsin, Madison, schreibt, dass die "eletronic Haut", die Rogers und Kollegen entwickelt haben, wird nicht nur erlauben Patienten Monitoring "einfacher, mehr Zuverlässig und ununterbrochen ", wird aber auch viele Probleme mit aktuellen Systemen lösen, deren komplizierte Verkabelung und Kabel für Patienten und ihre Ärzte unpraktisch und beunruhigend sind.

Bestehende Technologie ist bereits anspruchsvoll und in der Lage, eine Reihe von physiologischen Variablen, wie Herzfrequenz, Hirnwelle und Muskelaktivität zu überwachen, aber die EES bietet eine Möglichkeit, dies zu tun, die mehr zugänglich und bequem ist, erfordert vernachlässigbare Macht und mit Sensoren, die Sind fast schwerelos.

Die EES-Geräte enthalten winzige Sender und Empfänger, Miniatur-Sensoren, Leuchtdioden und Netzwerke von sorgfältig gefertigten Drahtfilamenten.

Die Prototypen sehen aus wie flache, stick-on, zarte Lacework-Tattoos der modernen Kunst in metallischen Faden getan, und sind etwa die Größe einer Briefmarke. In der Tat ist die elektronische Tattoo auf dem Polyester-Träger von Stick-on Tattoos integriert.

Weil sie so dünn sind (weniger als 50 Mikrometer, dünner als ein menschliches Haar), brauchen sie keinen Kleber, um an der Haut zu haften, sie verwenden eng anliegende van der Waals-Kräfte, die auf molekularer Ebene wirken, so dass sie bleiben können Ort für Stunden.

In ihrer Studie fanden die Forscher, dass die Geräte bis zu 24 Stunden blieb, unter idealen Bedingungen.

Auch weil sie sehr wenig Strom benötigen, können die EES-Geräte ihre Kraft entweder von Streuner oder übertragener, elektromagnetischer Strahlung (über Induktion) und teilweise auch von Miniatur-Sonnenkollektoren übernehmen.

Die elektronischen anorganischen Komponenten in den Geräten sind normalerweise ziemlich hart und spröde, aber für die EES haben die Ingenieure sie entworfen, um schlangenartige mechanische Eigenschaften zu haben, die es ihnen ermöglichen, sich zu brechen und zu strecken, ohne zu brechen.

Co-Lead-Forscher Yonggang Huang, Joseph Cummings Professor für Zivil-und Umwelttechnik 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."

"Darüber hinaus ist das Serpentin-Design sehr nützlich für die Selbsthaftung auf jeder Oberfläche ohne Verwendung von Leimen", fügte er hinzu.

Die selbstklebende elektronische Haut eignet sich eher für Körperbereiche, die häufiger für medizinische und experimentelle Überwachung wie Stirn, Hände, Füße und Brust verwendet werden. Es wird nicht für Regionen wie den Ellenbogen geeignet sein, sagten die Forscher.

Allerdings bringt es einen zusätzlichen Vorteil in den schwer zugänglichen Körperbereichen mit aktueller Sensorik, wie zB der Hals, zugänglich. In der Tat, die Studie in Wissenschaft Beschreibt eine Anwendung, bei der die Forscher das in den Hals eingeführte Gerät untersuchten, um die Muskelaktivität während der Sprache zu überwachen.

Die Forscher berichteten, dass das Gerät mehr als 90% genau in der Interpretation von Wörtern und Vokabeln war, die ausreichen, um ein sprachaktiviertes Videospiel zu steuern, wie sie es getestet haben.

Dies deutet auf eine weitere potenzielle Anwendung für die EES, die Sprachaktivierung, die zum Beispiel Patienten mit Krankheit des Kehlkopfes helfen könnte, und sub-vokale Kommunikation, wie zum Beispiel, wo verdeckte Betreiber sprechen konnten, ohne hörbare Geräusche zu machen.

Die Technologie für die EES kam aus den gemeinsamen Anstrengungen von Rogers und Huang, flexible Elektronik für Kameras und andere Geräte zu entwickeln, die Komponenten mit komplexen Formen erfordern.

Rogers sagte, dass sie wirklich erst gerade an der Arbeit an der EES angefangen haben und es noch viel weiter machen wollen.

"Auf der Technologie-Seite steht unser Fokus auf drahtloser Kommunikation und verbesserten Lösungen für Strom - wie zB Batterien, Speicherkondensatoren und mechanische Energieerzeuger - zur Ergänzung der Induktiv- und Solarkonzepte, die wir in der vorliegenden Arbeit zeigen", so Rogers.

Das Team denkt auch an andere medizinische Anwendungen, die kleine Sensoren benötigen, wie zB die Überwachung von Schlafapnoe und Neugeborenen. Und später hoffen sie, kleine Geräte zu integrieren, die Flüssigkeiten manipulieren können, als elektronisches Verband oder Streifen von elektronischer Haut, die Wunden, Verbrennungen und andere Hauterkrankungen hilft, schneller zu heilen.

Fonds aus der National Science Foundation, die US Air Force, Department of Energy und Beckman Institute geholfen, für die Forschung zu bezahlen.

OUR PRANK ALMOST GIVES MOM A HEART ATTACK! | We Are The Davises (Video Medizinische Und Professionelle 2023).

Abschnitt Probleme Auf Medizin: Medizinische übung