Åndbar, bærbar elektronik på huden til langsigtet sundhedsovervågning

En hypoallergen elektronisk sensor kan bæres på huden kontinuerligt i en uge uden ubehag, og er så let og tynd, at brugerne glemmer, at de overhovedet har den på, siger en japansk gruppe videnskabsmænd. Den elastiske elektrode, der er konstrueret af åndbare nanoskala-masker, lover udviklingen af ​​ikke-invasive e-skin-enheder, der kan overvåge en persons helbred kontinuerligt over en lang periode.

Bærbar elektronik, der overvåger hjertefrekvens og andre vitale sundhedssignaler, har gjort fremskridt i de seneste år, med næste generations gadgets, der anvender letvægts, meget elastiske materialer fastgjort direkte på huden for mere følsom, præcise mål. Imidlertid, selvom de ultratynde film og gummiplader, der bruges i disse enheder, klæber og tilpasser sig godt til huden, deres manglende åndbarhed anses for usikker til langvarig brug:Dermatologiske test viser bøden, strækbare materialer forhindrer sved og blokerer luftstrømmen omkring huden, forårsager irritation og betændelse, som i sidste ende kan føre til varige fysiologiske og psykologiske effekter.

"Vi lærte, at enheder, der kan bæres i en uge eller længere til kontinuerlig overvågning, var nødvendige til praktisk brug i medicinske og sportslige applikationer, " siger professor Takao Someya ved University of Tokyos Graduate School of Engineering, hvis forskergruppe tidligere havde udviklet et plaster på huden, der målte ilt i blodet.

I den aktuelle forskning, gruppen udviklede en elektrode konstrueret af nanoskala masker indeholdende en vandopløselig polymer, polyvinylalkohol (PVA), og et guldlag - materialer, der anses for sikre og biologisk kompatible med kroppen. Enheden kan påføres ved at sprøjte en lille mængde vand, som opløser PVA nanofibrene og gør det muligt at klæbe let til huden - det tilpassede sig sømløst til krumlinjede overflader på menneskelig hud, såsom svedporer og kanterne af en pegefingers fingeraftryksmønster.

Forskerne gennemførte derefter en hudplastertest på 20 forsøgspersoner og opdagede ingen betændelse på deltagernes hud, efter at de havde båret enheden i en uge. Gruppen evaluerede også permeabiliteten, med vanddamp, af nanomesh-lederen - sammen med dem fra andre substrater som ultratynd plastfolie og en tynd gummiplade - og fandt ud af, at dens porøse mesh-struktur udviste overlegen gaspermeabilitet sammenlignet med de andre materialer.

Desuden, forskerne beviste enhedens mekaniske holdbarhed gennem gentagne bøjninger og strækninger, over 10, 000 gange, af en leder fastgjort på pegefingeren; de etablerede også dens pålidelighed som en elektrode til elektromyogramoptagelser, når dens aflæsninger af musklernes elektriske aktivitet var sammenlignelige med dem, der blev opnået gennem konventionelle gelelektroder.

"Det bliver muligt at overvåge patienters vitale tegn uden at forårsage stress eller ubehag, " siger Someya om de fremtidige implikationer af holdets forskning. Ud over sygepleje og medicinske applikationer, den nye enhed lover at muliggøre kontinuerlig, præcis overvågning af atleters fysiologiske signaler og kropslige bevægelser uden at hæmme deres træning eller præstation.