Patiënten in ziekenhuizen, ouderen en mensen met hartproblemen dragen mogelijk binnenkort tijdelijke tatoeages in plaats van hartslagmeters of pulsoxymeters. Professor Nanshu Lu en een team aan de Universiteit van Texas aan de Cockrell School of Engineering in Austin hebben een manier bedacht om snel goedkope, draagbare biosensoren af te drukken.
gerelateerde inhoud
- Deze laarzen kunnen het leven van een brandweerman redden
Toen de onderzoekers naar tattoo-achtige wearables keken, wisten ze dat er veel slimme, kleine sensoren op de markt waren. Het probleem lag niet bij de technologie, zegt Lu, maar bij het productieproces, dat lang, vervelend en duur was. Dat maakte het bijna onmogelijk om wegwerpsensoren te ontwikkelen om gezondheidsuitkomsten tijdelijk te monitoren.
"Ultieme, als je denkt aan tattoo-achtige elektronica, wil niemand ze hergebruiken - zelfs niet voor jezelf - dus de wegwerpkarakter staat centraal", zegt Lu.
Eerder werden soortgelijke sensoren gemaakt door de mechanische component, een metalen circuit, te engineeren en vervolgens te integreren met een rekbare lijm. Het proces was duur en tijdrovend.
De onderzoekers keken naar alternatieve manieren om broze elektronica flexibel en plakkerig te maken. Gebruikmakend van de principes van 3D-printen, bedachten ze een manier om een mechanische snijder te gebruiken om patronen op een metalen plaat uit te snijden in plaats van de elektronica in een mal te vormen.
"We gingen op zoek naar metalen platen die op polymeerplaten waren afgezet, in feite zoals aluminiumfolie dat op dubbelzijdige tape is gelamineerd, " zegt Lu. Ze vonden het goedkope, flexibele metaal verrassend gemakkelijk - in het huisverbeteringspad van een bouwmarkt. Dingen zoals goudgecoate polymeren worden gebruikt als warmtereflectie in de constructie.
"We hebben een proces uitgevonden waarmee snijpatronen op die vellen kunnen worden gevormd en vervolgens de overbodige delen kunnen worden verwijderd", zegt ze. "Het overgebleven deel is transfer gedrukt op medische tape of tattoo lijm."
Het afdrukken duurt ongeveer 20 minuten, en in tegenstelling tot eerdere methoden voor het bouwen van flexibele elektronica, creëert deze minimale verspilling en vereist geen speciaal lab. Lu zegt dat ze de kosten wil verlagen tot ongeveer $ 1 per patch.
Het doel van het team is om meerdere sensoren en antennes te integreren in een patch ter grootte van een creditcard, die vitale functies ongeveer een week lang kan bewaken en draadloos kan communiceren met de computers, tablets en smartphones van artsen en patiënten. Afhankelijk van waar de pleister op het lichaam is geplaatst, kan deze werken als een elektrocardiogram (ECG), dat hartactiviteit meet, of een elektro-encefalogram (EEG), dat naar de hersenfunctie kijkt. De pleisters kunnen de hydratatie van de huid, de ademhalingssnelheid en de oogactiviteit meten en uiteindelijk de bloeddruk en zuurstofsaturatie volgen, voor verschillende patiënten, van zwangere vrouwen tot sporters.
Een van de grootste uitdagingen voor massaproductie van de wearable is het draadloos maken, via Bluetooth of een Near Field Communication-chip (NFC). Chipfabrikanten hebben zich nog niet verplicht om chips klein genoeg te maken, dus werken Lu en haar team aan het ontwikkelen van een chip die twee vierkante millimeter meet. Dat gezegd hebbende, als mensen vertrouwd zijn met het feit dat een draadloos apparaat ter grootte van een munt deel uitmaakt van de patch, kan het apparaat binnenkort gereed zijn.
"Het coolste deel is dat dit echt een platformtechnologie is", zegt Lu. "Je kunt de grenzen van de skins of de sensoren of antenne blijven verleggen. U kunt toevoegen aan dit platform. "
