Atmungsaktive, tragbare Elektronik auf der Haut für langfristige Gesundheitsüberwachung

Anonim

Ein hypoallergener elektronischer Sensor kann eine Woche lang ohne Beschwerden auf der Haut getragen werden und ist so leicht und dünn, dass die Anwender vergessen, dass sie ihn sogar tragen, sagt eine japanische Wissenschaftlergruppe. Die elastische Elektrode, die aus atmungsaktiven Nanoscale-Meshes besteht, verspricht die Entwicklung nichtinvasiver E-Skin-Geräte, die die Gesundheit einer Person über einen langen Zeitraum hinweg kontinuierlich überwachen können.

Tragbare Elektronik, die die Herzfrequenz und andere wichtige Gesundheitssignale überwacht, hat in den letzten Jahren Fortschritte gemacht. Gadgets der nächsten Generation verwenden leichte, hochelastische Materialien, die direkt auf der Haut angebracht sind, für empfindlichere, präzise Messungen. Obwohl die in diesen Vorrichtungen verwendeten ultradünnen Filme und Gummifolien gut an die Haut anhaften und sich gut daran anschmiegen, wird ihre mangelnde Atmungsaktivität für den Langzeitgebrauch als unsicher angesehen: dermatologische Tests zeigen, dass die feinen, dehnbaren Materialien das Schwitzen verhindern und die Luftzirkulation um die Haut blockieren verursacht Reizungen und Entzündungen, die letztlich zu dauerhaften physiologischen und psychologischen Wirkungen führen können.

"Wir haben gelernt, dass Geräte, die für eine Woche oder länger zur kontinuierlichen Überwachung verwendet werden können, für den praktischen Einsatz in medizinischen und sportlichen Anwendungen benötigt werden", sagt Professor Takao Someya von der Graduate School of Engineering der University of Tokyo -Skin-Patch, der Sauerstoff im Blut misst.

In der aktuellen Forschung entwickelte die Gruppe eine Elektrode, die aus nanoskaligen Gittern aufgebaut ist, die ein wasserlösliches Polymer, Polyvinylalkohol (PVA) und eine Goldschicht enthalten - Materialien, die als sicher und biologisch kompatibel mit dem Körper angesehen werden. Das Gerät kann durch Aufsprühen einer winzigen Menge Wasser aufgetragen werden, das die PVA-Nanofasern auflöst und es leicht an der Haut kleben lässt - es passt nahtlos zu krummlinigen Oberflächen der menschlichen Haut, wie Schweißporen und den Graten eines Zeigefingers Muster.

Die Forscher führten als nächstes einen Hautpflastertest bei 20 Probanden durch und stellten keine Entzündung auf der Haut der Teilnehmer fest, nachdem sie das Gerät für eine Woche getragen hatten. Die Gruppe bewertete auch die Permeabilität des Nanomesh-Leiters mit Wasserdampf - zusammen mit denen anderer Substrate wie ultradünner Plastikfolie und einer dünnen Gummiplatte - und stellte fest, dass seine poröse Netzstruktur eine bessere Gaspermeabilität im Vergleich zu den anderen Materialien aufwies .

Darüber hinaus bewiesen die Wissenschaftler die mechanische Belastbarkeit des Gerätes durch mehrmaliges Biegen und Dehnen, mehr als 10.000 Mal, eines am Zeigefinger befestigten Leiters; Sie stellten auch ihre Zuverlässigkeit als eine Elektrode für Elektromyogrammaufzeichnungen fest, wenn ihre Werte der elektrischen Aktivität von Muskeln mit denen vergleichbar waren, die durch herkömmliche Gelelektroden erhalten wurden.

"Es wird möglich sein, die Vitalzeichen der Patienten zu überwachen, ohne Stress oder Unbehagen zu verursachen", sagt Someya über die zukünftigen Auswirkungen der Forschung des Teams. Neben der Pflege und medizinischen Anwendungen verspricht das neue Gerät eine kontinuierliche, präzise Überwachung der physiologischen Signale und körperlichen Bewegungen von Sportlern, ohne deren Training oder Leistung zu beeinträchtigen.

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