Babyer i den neonatale intensivafdeling (NICU) er små, skrøbelige og dækket af ledninger. Ledninger til overvågning af hjerterytme, ledninger til overvågning af blodtryk, ledninger til overvågning af temperatur, ledninger til overvågning af ilt i blodet. Det gør det svært for babyerne at vinke deres små arme, og det gør det endnu sværere for forældrene at røre ved dem, hvad så meget mere at hente dem.
Relateret indhold
- Vil denne kunstige skød en dag forbedre plejen af præemier?
Takket være et fremskridt inden for materialevidenskab kan disse ledninger muligvis forsvinde. Forskere ved Northwestern University har udviklet utroligt tynde, stretchbare elektroniske patches til overvågning af en lang række vitale tegn og kropslige bevægelser.
Disse programrettelser "har det stærke potentiale til at gøre menneskelig sundhedspleje og rehabilitering meget mere effektiv og effektiv, " siger John Rogers, forskerne, der ledede forskningen.
Lapperne, der nu er i menneskelige forsøg, ligner mere eller mindre som midlertidige tatoveringer. De er skabt ved at lægge små halvlederchips på et strækbart underlag. Underlaget er indlejret med bølget mønster af metaltråd, hvilket gør det muligt at bære elektriske signaler. Det hele bruger små antenner til at transmittere information trådløst, så de behøver ikke at være fastgjort til nogen ledninger eller slanger. Rogers kalder lapperne "epidermal elektronik."
Fordelen for babyer i NICU er åbenlyst - i de tidlige forsøg blev en baby, der fortsatte med at trække ledningerne fra traditionelle sensorer, fuldstændigt løsnet af den epidermale elektronik. Men det er ikke kun NICU-babyer, der kan vinde. Rogers og hans team tester også epidermal elektronik på flere forskellige områder. Et område er rehabiliterende medicin. Fra og med juni lancerer Rogers 'team en prøve med patienter med Parkinsons sygdom, som ofte er svækket af ufrivillige rysten. Forsøget vil omfatte placering af lapper på forskellige steder over hele motivets krop og anvendelse af dem til at måle muskelaktivitet og bevægelsesegenskaber.
"Målet er at udvikle tilstrækkelig præcise analyser, der kan gøre det muligt for os at bestemme den virkelig tidlige begyndelse af rysten, karakterisere udviklingen af sygdommen og også at bestemme effektiviteten af medicinen, " siger Rogers.
Ved at overvåge patienters neuromuskulære aktivitet kunne forskere endda på grundlag af små stigninger i rysten finde ud af, om patienter havde sprunget over deres medicin.
Den samme teknologi kan være nyttig for slagtilfældepatienter, hvilket gør det muligt for læger at spore deres fremskridt, mens de gennemgår rehabilitering derhjemme.
Rogers og hans team prøver også epidermal elektronik med forskellige professionelle sportshold (Rogers er ikke fri til at sige hvilke, men de inkluderer fodbold-, baseball- og basketballhold). Teknologien kunne spore træningsfremskridt og give trænerne mulighed for at se for eksempel, hvis en kande bruger korrekt form. Det kunne også overvåge de små bevægelsesændringer, der signaliserer træthed på banen og lader træner se, når en spiller bliver for træt til at spille optimalt, længe før det er åbenlyst for nogen anden.
”Ideen er at designe disse enheder på en sådan måde, at du kan overvåge hjerterytme, pitchingmekanik, frit kastemekanik [og mere], ” siger Rogers.
Rogers har arbejdet med fleksibel elektronikteknologi i årevis. I 2011 offentliggjorde han en artikel i Science, der beskrev en prototype af hans hudplaster, som han senere forbedrede for at gøre dem mere holdbare. I 2015 kom hans laboratorium ud med en version af lapperne, der kunne måle blodgennemstrømningen, mens de sidste år oprettede en plaster til analyse af sved til biokemiske markører. I en kommentar til Rogers 'arbejde inden for videnskab skrev ingeniør Zhenqiang Ma, at epidermal elektronik potentielt kunne løse mange af de aktuelle problemer med sundhedsovervågning og "tillade overvågning at være enklere, mere pålidelig og uafbrudt." Han skrev også, at "andre typer elektroniske skind med applikationer ud over fysiologi, såsom kropsvarmehøstning og bærbar radio, også kan pege på interessante retninger for fremtidig arbejde."
Mens Rogers betragtes som epidermal elektronikens far, arbejder en række forskere med at fremme teknologien på en række måder. Nogle mener, at fleksibel elektronik en dag vil blive brugt til applikationer ud over huden, såsom hjertepacemakere, og kan endda blive allestedsnærværende som kontinuerlige sundhedsmonitorer, som konstant kontrollerer ting som blodets iltniveauer og blodsukker. Forskere fra Stanford til MIT til universiteter i Japan og Sverige arbejder med forskellige aspekter af fleksibel elektronik, herunder at gøre teknologien mindre og mere holdbar.
Kosmetikfirmaet Laroche-Posay har skabt et hjerteformet plaster til overvågning af UV-eksponering; der er i øjeblikket en venteliste til enheden. I modsætning til Rogers 'epidermale elektronik, som transmitterer data trådløst, fungerer UV-lappen ved at skifte farve; en tilsvarende smartphone-app læser farveændringerne og fortæller dig, hvis du har været i solen for længe.
Efter 10 års arbejde med at skabe epidermal elektronik handler de resterende udfordringer mindre om teknik end om optimering og sikkerhed, siger Rogers. Da enhederne transmitterer trådløst, vil datakryptering være et problem. Rogers håber også at udvikle enhederne yderligere, hvilket potentielt giver dem mulighed for at prøve biofluider som sved og foretage kemisk analyse af biomarkører, der indikerer helbred eller sygdom. (Rogers har allerede gjort arbejde på dette område) Holdet ser også på at udvikle enheder til at levere væsker gennem huden, hvilket kan være en diskret måde at give medicin på.
”Vi er temmelig optimistiske til det, ” siger Rogers. "Der er mange ting, vi kan gøre i dag, og der er et stort potentiale for yderligere ting i fremtiden."
