Op de huid gemonteerde elektronica die kan worden aangebracht en gedragen als een tijdelijke tatoeage

Anonim

Op de huid gemonteerde elektronica die kan worden aangebracht en gedragen als een tijdelijke tatoeage

wearables

Darren Quick

15 augustus 2011

2 afbeeldingen

Een ultradunne, elektronische patch met de huidmechaniek, aangebracht op de pols voor EMG en andere metingen (Afbeelding: John Rogers)

Draagbare elektronica heeft meestal de vorm van kleding die is ingebed met elektronica of miniatuur elektronische apparaten die dicht bij het lichaam kunnen worden gedragen voor doeleinden zoals medische bewaking en communicatie. Nu hebben ingenieurs een apparaat ontwikkeld dat elektronische componenten op een ultradunne, huidachtige patch plaatst die direct op de huid kan worden gemonteerd, waardoor de weg wordt geëffend voor op de huid gemonteerde elektronica die kan worden gebruikt voor detectie, medische diagnostiek, communicatie en menselijk handelen. machine-interfaces.

Terwijl de onderzoekers eerder dunne, flexibele siliconenelektronica op zijden substraten hebben ontwikkeld die bijna volledig oplossen wanneer ze in het lichaam worden geïmplanteerd, worden de nieuwe pleisters aanvankelijk op een dun vel wateroplosbaar plastic aangebracht en vervolgens met water op de huid gelamineerd, net zoals het aanbrengen van een tijdelijke tatoeage. De onderzoekers zeggen dat de elektronische componenten ook rechtstreeks op een tijdelijke tatoeage zelf kunnen worden aangebracht om de elektronica te verbergen. Omdat de circuits zijn vervaardigd als kleine, geknikte draden, laat hun golvende, slangachtige vorm zich vervolgens buigen, draaien, plooien en rekken met de mechanische eigenschappen van de huid, terwijl de functionaliteit behouden blijft.

De onderzoekers zeggen dat op de huid gemonteerde elektronica kan worden gebruikt om conventionele EEG- en EMG-sensoren te vervangen voor het bewaken van zenuw- en spieractiviteit zonder de noodzaak van geleidende gel, tape, penetrerende pennen of volumineuze draden. Ze zijn ook comfortabeler en minder omslachtig dan traditionele elektroden en geven de drager volledige bewegingsvrijheid, zodat ze tijdens normale activiteit in een natuurlijke omgeving kunnen worden gedragen.

"Als we de hersenfunctie in een natuurlijke omgeving willen begrijpen, is dat volledig onverenigbaar met EEG-onderzoeken in een laboratorium, " zei professor Todd Coleman, professor in elektrotechniek en computertechnologie aan de Universiteit van Illinois (U van I), mede-leider het multidisciplinaire team dat verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van het apparaat. "De beste manier om dit te doen is door neurale signalen op te nemen in natuurlijke instellingen, met apparaten die onzichtbaar zijn voor de gebruiker. "

Bovendien kan op de huid gemonteerde elektronica worden gebruikt om patiënten met spier- of neurologische stoornissen in staat te stellen om te communiceren of te communiceren met computers of, wanneer de sensoren op de huid van de keel worden aangebracht, kunnen ze spierbeweging onderscheiden voor eenvoudige spraak. De onderzoekers hebben de elektronische patches al gebruikt om een ​​videospel te besturen om het potentieel voor interfacing tussen mens en computer te demonstreren.

De onderzoekers, geleid door John A. Rogers, de Lee J. Flory-Oprichter hoogleraar engineering aan de U van I, hebben hun concept gedemonstreerd door een verscheidenheid aan elektronische componenten te monteren, waaronder sensoren, LED's, transistors, radiofrequentiecondensatoren, draadloos antennes en geleidende spoelen en zonnecellen voor vermogen, op een dun, rubberachtig substraat.

"De vervaging van elektronica en biologie is echt het belangrijkste punt hier, " zei Yonggang Huang, een professor aan de Northwestern University die, met zijn groep, samenwerkte met Rogers om de patches te maken. "Alle gevestigde vormen van elektronica zijn hard, rigide Biologie is zacht, elastisch. Het is twee verschillende werelden. Dit is een manier om ze echt te integreren. "

Omdat de onderzoekers eenvoudige aanpassingen gebruikten van technieken die worden gebruikt in de halfgeleiderindustrie, zeggen ze dat de patches gemakkelijk schaalbaar en produceerbaar zijn. Rogers is mede-oprichter van een bedrijf, mc10, dat al bezig is om bepaalde versies van de technologie te commercialiseren.

De onderzoekers werken ook aan de integratie van de verschillende apparaten die op het platform zijn gemonteerd, zodat ze samenwerken als een systeem, in plaats van als individueel functionerende apparaten. Ze werken ook aan het toevoegen van Wi-Fi-mogelijkheden.

"We denken dat dit een belangrijke conceptuele stap vooruit zou kunnen zijn in draagbare elektronica, om iets te bereiken dat bijna onmerkbaar is voor de drager", zegt Coleman. "De technologie kan je op een heel natuurlijke manier verbinden met de fysieke wereld en de cyberwereld, die je heel comfortabel voelt. "

Door de filamentaire serpentine vorm van de circuits kunnen ze buigen, draaien, scrunchen en rekken terwijl ze de functionaliteit behouden (Afbeelding: John Rogers)

Een ultradunne, elektronische patch met de huidmechaniek, aangebracht op de pols voor EMG en andere metingen (Afbeelding: John Rogers)