17 feb. 1999
2 minuten
Een pas gepubliceerd onderzoek in Science beschijft een techniek waarbij een ultradunne polymeer met een geïntegreerd circuit op de huid kan worden aangebracht. Hiermee kunnen vervolgens elektrische metingen, of temperatuur- en drukmetingen, gedaan worden. Deze apparaatjes kunnen als een soort tijdelijke tatoeage op de huid worden aangebracht.
Veel moderne methodes om lichaamsactiviteit te meten zijn het elektro-encefalogram (EEG), elektrocardiografie (ECG) en elektromyografie (EMG). Al deze methodes gebruiken elektrische signalen om veranderingen in hersen-, hart- en spieractiviteit te meten. Helaas zijn er voor deze technieken lompe en oncomfortabele elektrodes nodig die aangebracht moeten worden met plakband, geleidende gel of zelfs naalden. Hierdoor zijn dit soort metingen vaak beperkt tot ziekenhuis-omgevingen. Ook veroorzaken de elektrodes vaak irritatie aan de huid.
Tijdelijke elektronische tatoeage
Het onderzoek in Science beschrijft hier een oplossing voor. Door een dunne polymeer met geïntegreerde elektronica op de huid aan te brengen als tijdelijke tatoeage, kunnen dezelfde metingen uitgevoerd worden met meer comfort voor de patiënt en gedurende een langere tijd, in én buiten het ziekenhuis.
Alle benodigde componenten voor dit soort apparaten (elektrodes, elektronische componenten, sensoren, radiocommunicatie componenten en stroomvoorziening) kunnen geintegreerd worden in een extreem dunne (ongeveer 30 μm) elastische polyesterlaag. De laag weegt ongeveer 0,09 gram en is heel flexibel.
Elementen als transistors, diodes, weerstanden en sensoren worden gemaakt met gangbare materialen als silicium en galliumarsenide, maar worden aan elkaar gekoppeld doormiddel van nanodraden en micro/nanomembranen om hele kleine, maar flexibele ontwerpen mogelijk te maken.
Adhesie doormiddel van Vanderwaalskrachten
De schrijvers van het onderzoek noemen hun techniek een ‘epidermisch elektronisch systeem’ (EES), wat een dure manier is om ‘huidelektronica’ te zeggen. Het apparaat zit enkel met Vanderwaalskrachten aan de huid vast. Dit zijn aantrekkingskrachten tussen atomen en moleculen, dus er is geen ander materiaal (zoals lijm) nodig om adhesie met de huid te verkrijgen.
De apparaatjes zijn met hetzelfde gemak op de huid aan te brengen als de tijdelijke tatoeages die je vroeger wel eens bij de kauwgom had zitten. Stroomvoorziening kan gedaan worden met silicium-zonnecellen, of met inductiestroom. Dat laatste kan handig zijn voor toepassingen onder kleding, waar geen zonlicht bij kan komen. Maar toekomstige toepassingen kunnen ook condensatoren en batterijen integreren in het ontwerp.
Toepassingsgebieden
De schrijvers demonstreerden het meten van hartslag via de borst (ECG), spiersamentrekkingen in het been (EMG) en alfagolvenmeting op het voorhoofd (EEG). De metingen waren allemaal van hoge kwaliteit en werden vergeleken met traditionele meetapparatuur. De apparaatjes konden 6 uur lang metingen blijven doorgeven en 24 uur gedragen worden zonden huidirritatie of kwaliteitsverlies.
Een andere interessante toepassing was het meten van activiteit van de keelspieren tijdens spraak. Verschillende woorden lieten verschillende signalen zien en doormiddel van computeranalyse werd spraakherkenning mogelijk. De onderzoekers konden op deze manier zelfs een simpel computerspel (Sokoban) met verbale commando’s besturen.
Medische monitoring op afstand, bio/chemische sensoren, mens-machine interfaces, geheime communicatie; de toepassingen zijn eindeloos. Wel moet er nog verder onderzoek gedaan worden. RF-communicatiefrequenties veranderen bijvoorbeeld wanneer de circuits worden uitgerekt en dode huid en zweet zijn op de lange termijn ook nog een hindernis. Gelukkig zijn dit geen onoverkomelijke hindernissen.
Bron: Ars Technica
Anderen lazen ook
