Elektronische pleisters met cots-componenten als fitness-monitor (video)

Het dragen van een fitness=monitor om je pols of aan je riem is niet meer van deze tijd. Onderzoekers van de University of Illinois in Urbana-Champaign en de Northwestern University demonstreerden dunne, zachte, zelfklevende pleisters die kunnen rekken en meebewegen met de de huid en die zijn uitgerust met gewone commercieel verkrijgbare elektronicacomponenten (commercial-off-the-shelf) voor geavanceerde draadloze gezondheids-monitoring.

De pleisters kunnen worden gebruikt voor dagelijkse gezondheidsbewaking: ze zenden draadloze actuele informatie naar je mobiele telefoon of computer.  Ook zouden ze een omwenteling kunnen betekenen voorklinische bewaking, zoals voor ECG’s en EEG’s.

"We hebben dit product ontwikkeld om dag en nacht de gezondheid te kunnen controleren, zonder dat de gebruiker daarvan hinder ondervindt bij zijn dagelijkse activiteiten", zegt Yonggang Huang, hoogleraar aan de Northwestern University die de ontwikkeling samen met professor John A. Rogers in Illinois leidde. "De pleister is zo zacht als menselijke huid en beweegt mee met je lichaam, maar heeft tegelijkertijd verschillende monitorfuncties. De pleister wordt draadloos gevoed en kan kwalitatieg goede  informatie over het lichaam in real time naar een computer verzenden."

Comfortabel

De onderzoekers vergeleken hun pleister met traditionele ECG- en EEG-monitors. Het bleek dat de draadloze pleister even goed presteerde als de conventionele sensoren, maar dat hij voor de patiënt vel comfortabeler is. Dat is cruciaal voor langetermijn metingen, zoals stress tests, of slaaponderzoek, waarbij het voor het resultaat nodig is dat de patiënt zich op natuurlijke manier kan bewegen en gedragen.  Ook is het een uitkomst voor patiënten met een fragiele huid, zoals couveusebaby’s.

Rogers’ groep in Illinois demonstreerde al eerder huid-elektronica met uiterst kleine, ultradunne, speciaal ontworpen en geprinte componenten. Hoewel deze ook uitstekende resultaten bieden, biedt de mogelijkheid om al beschikbare chips toe te passen veel belangrijke aanvullende voordelen bij het ontwerp – tegen lage kosten.
"Onze oorspronkelijke epidermische componenten werken met specaile componentgeometrie:en – uiterst dun en op een bepaalde manier gestructureerd", aldus Rogers. "Maar de benodigde componenten op chipschaal, batterijen, condensatoren en andere componenten moeten opnieuw worden ontworpen voor deze paltforms. Het is heel waardevol om deze strategie te combineren met onze nieuwe concepten in microfluïdica en origami-interconnecties om compatibiliteit te realiseren met commercieel verkrijgbare componenten. Dat versnelt  de ontwikkeling, reduceert kosten en biedt extra opties bij de keuze van componenten."

 Kronkelende bedrading

De pleister bestaat uit een dunne elastische omhulling die is gevuld met vloeistof. De chipcomponenten worden aangebracht op minuscule verhogingen, waar ze worden vastgezet aan de onderliggende pleister, terwijl die toch nog kan rekken en bewegen. Een van de grootste technische prestaties op de pleister is de miniatuur kronkelende bedrading die de componenten – radio’s, voedingsspoelen, sensoren en dergelijke – met elkaar verbindt. De serpentine-vormige draden zijn zo gevouwen dat ze,  ongeacht hoe de pleister buigt, draait of rekt, in elke gewenste richting kunnen uitvouwen.

Ook voor fitness

 "Als je lichaamsactiviteit meet met een polshorloge-achtig toestel is je lichaam daar niet erg nauwkeurig en betrouwbaar aan gekoppeld", zegt Rogers. "Relatieve beweging veroorzaakt veel achtergrondruis. De pleisters daarentegen kun je plaatsen op diverse delen van het lichaam, waardoor je veel meer en veel betere informatie  kunt verzamelen. En dat is nog maar het begin: met data-analyse zou je bijvoorbeeld ook in een vroeg stadium Parkinson kunnen ontdekken." 

Ziek ook: Imec en Holst Centre presenteren ECG-pleister