Stick-on tattoo remplace les fils et les câbles dans le suivi des patients


Stick-on tattoo remplace les fils et les câbles dans le suivi des patients

Un tatouage ultra-mince et collant qui intègre les dernières technologies de détection pourrait un jour remplacer la masse de fils et de câbles qui relient les patients aux machines pour surveiller le rythme cardiaque et les ondes cérébrales. La nouvelle technologie de «peau électronique», appelée système d'électronique épidermique (EES), a été développée par une équipe internationale de scientifiques et d'ingénieurs qui écrivent sur leur travail dans le numéro du 12 août de Science .

L'EES est le résultat de la collaboration entre l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, l'Université Northwestern et l'Université Tufts, tous aux États-Unis, et l'Institut de haute performance informatique à Singapour et l'Université de technologie de Dalian en Chine.

L'auteur de l'étude, John Rogers, professeur au Département des sciences et ingénierie des matériaux de l'Université d'Illinois à Urbana-Champaign, décrit l'EES comme une «technologie qui brouille la distinction entre l'électronique et la biologie».

«Notre objectif était de développer une technologie électronique qui pourrait s'intégrer à la peau d'une manière mécaniquement et physiologiquement invisible pour l'utilisateur», a-t-il déclaré à la presse, ajoutant que les propriétés physiques de la peau électronique correspondent à celles de la peau humaine.

Dans un accompagnement La perspective Article dans le même numéro de Science , Zhenqiang (Jack) Ma, professeur au Département d'ingénierie électrique et informatique de l'Université du Wisconsin, à Madison, écrit que la "peau électronique" que Rogers et ses collègues ont développée permettra non seulement que la surveillance des patients soit "plus simple, plus Fiable et ininterrompue ", mais résoudra également de nombreux problèmes avec les systèmes actuels dont le câblage et les câbles compliqués sont incommodes et pénibles pour les patients et leurs médecins.

La technologie existante est déjà sophistiquée et capable de surveiller une gamme de variables physiologiques telles que le rythme cardiaque, les ondes cérébrales et l'activité musculaire, mais l'EES offre un moyen de le rendre plus accessible et pratique, nécessitant un pouvoir négligeable et utilisant des capteurs qui Sont presque sans poids.

Les appareils EES contiennent de minuscules transmetteurs et récepteurs, des capteurs miniatures, des diodes électroluminescentes et des réseaux de filaments de fil soigneusement fabriqués.

Les prototypes ressemblent à des tatouages ​​plats, collants, délicats de laçage d'art moderne réalisés en fil métallique et ont la taille d'un timbre-poste. En fait, le tatouage électronique est intégré sur le support en polyester des tatouages.

Parce qu'ils sont si minces (moins de 50 microns, plus fins qu'un cheveu humain), ils n'ont pas besoin de colle pour coller à la peau, ils utilisent des forces van der Waals proches qui agissent au niveau moléculaire, leur permettant de rester En place pendant des heures.

Dans leur étude, les chercheurs ont trouvé que les dispositifs étaient restés en place pendant jusqu'à 24 heures, dans des conditions idéales.

En outre, parce qu'ils ont besoin de très peu de puissance, les dispositifs EES peuvent prendre leur pouvoir soit par des rayonnements électromagnétiques parasites ou transmis (par induction), mais aussi par des panneaux solaires miniatures.

Les composants inorganiques électroniques dans les dispositifs sont normalement assez dur et fragiles, mais pour l'EES, les ingénieurs les ont conçus pour avoir des propriétés mécaniques de serpent qui leur permettent de se fléchir et de s'étirer sans se casser.

Le chercheur en co-chef Yonggang Huang, Joseph Cummings, professeur de génie civil et environnemental et génie mécanique à Northwestern University, a déclaré:

"La mécanique derrière la conception de notre électronique en forme de serpentine rend l'appareil aussi doux que la peau humaine".

"De plus, le design en serpentin est très utile pour l'auto-adhérence sur n'importe quelle surface sans utiliser de colle", at-il ajouté.

La peau électronique autocollante sera plus adaptée aux zones du corps qui sont plus couramment utilisées pour la surveillance médicale et expérimentale telles que le front, les mains, les pieds et la poitrine. Ce ne sera pas approprié pour des régions comme le coude, ont déclaré les chercheurs.

Cependant, il offre un avantage supplémentaire dans les régions du corps difficiles à atteindre avec la technologie actuelle des capteurs, comme la gorge, sont maintenant accessibles. En fait, l'étude en Science Décrit une application où les chercheurs ont étudié le dispositif inséré dans la gorge pour surveiller l'activité musculaire pendant la parole.

Les chercheurs ont rapporté que le dispositif avait plus de 90% de précision dans l'interprétation des mots et du vocabulaire, suffisant pour contrôler un jeu vidéo activé par la voix, c'est à dire qu'ils l'ont testé.

Cela suggère une autre application potentielle pour l'EES, l'activation vocale qui, par exemple, pourrait aider les patients atteints de larynx et la communication sous-vocale, par exemple, où les opérateurs cachés pouvaient parler sans faire de sons audibles.

La technologie pour EES est issue des efforts conjoints de Rogers et de Huang visant à développer une électronique flexible pour caméras et autres appareils nécessitant des composants de formes complexes.

Rogers a déclaré qu'ils venaient tout juste de commencer à travailler sur l'EES, et qu'ils souhaitaient aller plus loin.

"Sur le plan de la technologie, notre attention est centrée sur la communication sans fil et les solutions améliorées pour l'alimentation - telles que les batteries, les condensateurs de stockage et les récolteurs d'énergie mécanique - pour compléter les concepts inductifs et solaires que nous démontrons dans le présent document", a déclaré Rogers.

L'équipe pense également à d'autres applications médicales qui nécessitent de petits capteurs, tels que la surveillance de l'apnée du sommeil et des nouveau-nés. Et plus tard, ils espèrent incorporer de minuscules dispositifs qui peuvent manipuler des fluides, utiliser comme bandage électronique ou une bande de peau électronique qui aide les blessures, les brûlures et autres conditions de peau à se guérir plus rapidement.

Les fonds de la National Science Foundation, de la Force aérienne des États-Unis, du Département de l'énergie et de l'Institut Beckman ont contribué à la recherche.

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Section Des Questions Sur La Médecine: Pratique médicale