Електронните татуировки са повече от дълбоки в кожата

Международен екип от изследователи разработи нов тип ултратънка електронна апаратура, която може да следи сърдечната дейност, мозъчните вълни и мускулната активност. Мека като кожата, тя се придържа без лепило и събира собствената си слънчева енергия и електромагнитно излъчване. Хартия, описваща устройството за епидермална електронна система (EES), се появява в изданието на Science от 12 август 2011 г.

Епидермалната електронна система (EES) има малки слънчеви колектори и може да черпи енергия от бездомно електромагнитно излъчване, за да захранва своите миниатюрни сензори, светодиоди, малки предаватели и приемници - всичко това е част от мрежа от жични нишки. Image Credit: J. Rogers, University of Illinois

Докато съществуващите технологии точно измерват сърдечната честота, мозъчните вълни и мускулната активност, устройството EES няма почти никакво тегло и няма външни проводници и изисква незначителна мощност. Поради малките си изисквания за мощност, устройството може да черпи енергия от бездомно (или предавано) електромагнитно излъчване чрез процеса на индукция и може да събере част от енергийните си нужди от миниатюрни слънчеви колектори.

В мрежата от внимателно изработени жични нишки са миниатюрни датчици, светодиоди, малки предаватели и приемници. Всичко това се съдържа в дизайн, който е с дебелина по-малък от 50 микрона - по-тънък от диаметъра на човешката коса - и е интегриран върху полиестерната подложка, характерна за временните татуировки при залепване. Устройствата са толкова тънки, че силите за близък контакт, наречени взаимодействия на ван дер Ваал, карат устройството да се придържа на молекулно ниво, така че електронните татуировки стоят на мястото си с часове без лепило.

Изследователите искаха да „размият разликата между електрониката и биологичните тъкани“. Image Credit: Джон А. Роджърс

Устройството може да издържи до 24 часа при идеални условия.

Йонгганг Хуанг, Северозападният университет, каза:

Механиката, която стои зад дизайна на нашата електроника с формата на серпентин, прави устройството толкова меко, колкото човешката кожа. Дизайнът позволява на чупливите неорганични полупроводници да постигнат изключително голяма разтегливост и гъвкавост. Плюс това, серпентинният дизайн е много полезен за самозалепване към всяка повърхност без използване на лепила.

Когато се компресира и издърпва, устройството EES се привежда в съответствие с кожата, оставайки на място. Image Credit: J. Rogers, University of Illinois

Докато някои области на тялото не са подходящи за адхезивна електроника, като лакътя, повечето региони, обикновено насочени за медицински изследвания, са идеални, включително челото, крайниците и гърдите.

Сега могат да се наблюдават региони на тялото, които са се оказали трудни да се съберат със сензори, включително гърлото, което изследователите са изследвали, за да наблюдават мускулната активност по време на речта. В експеримент изследователите са използвали устройството за управление на активиран с глас интерфейс за видеоигри с по-голяма точност от 90 процента.

Джон Роджърс, Университета на Илинойс в Урбана-Шампан, добави:

Този тип устройство може да осигури полезност за тези, които страдат от определени заболявания на ларинкса. Той би могъл също така да бъде в основата на способността за комуникация под глас, подходяща за тайни или други приложения.

Разхлабеното окабеляване дава възможност за здравина и гъвкавост, въпреки малкия размер. Сега могат да се наблюдават региони на тялото, които са се оказали трудни да се поберат със сензори, включително гърлото. Image Credit: J. Rogers, University of Illinois

Изследователите също изследват клиничните подходи, особено за заболявания, при които размерът на сензора е критичен, като сънна апнея и неонатална грижа. Поглеждайки в бъдещето, изследователите виждат технологията, включваща микрофлуидни устройства - отваряне на нова арена от електронни превръзки и помощни средства за кожата, които биха могли да ускорят зарастването на рани или лечението на изгаряния и други кожни състояния.

Този кратък видеоклип ви показва как EES се включва и изключва кожата и колко е гъвкава.

Долен ред: Международен екип от изследователи, включително Йонгганг Хуанг, Северозападния университет, и Джон Роджърс, Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн, разработи нов тип ултратънки мониторингови устройства - епидермалната електронна система (ЕЕС) - която се придържа към кожата без лепило. Той има приложения върху области на тялото, които е било трудно да се съчетаят с устройства за наблюдение, като например гърлото. Описание на устройството се появява в изданието на Science от 12 август 2011 г.

Прочетете повече в Националната научна фондация

Tanzeem Choudhury разработва приложения за мобилни телефони, за да следи здравето си

Робърт Лангър относно целевата доставка на лекарства за бъдещата медицина

Хедър Кларк разработва нано татуировка за диабетици