Elektronická "kůže" pohlídá životní funkce pacientů

15.08. 17:21 | Autor: - von -

Elektronická membrána je tenká jen 0,05 milimetru. Ke kůži pevně přilne.

Téměř neviditelná membrána, která přilne ke kůži jako dočasné tetování, může nahradit objemné a nepohodlné elektrody používané pro sledování tělesných funkcí. Propojení elektroniky s živým organismem nabízí i další využití - od umělých končetin s citlivým hmatem po snadné ovládání počítače ochrnutými pacienty.

Elektrody monitorující mozkovou činnost nebo funkci svalů překážejí pacientům a komplikují práci lékařům. Například ve spánkové laboratoři, jejímž úkolem je odhalit fyziologické příčiny problémů se spánkem, dostane člověk na hlavu tolik elektrod, že s nimi usne jen stěží. Další pacienti si stěžují na podráždění kůže, vlastní kapitolu představují obtíže spojené s monitorováním životních funkcí u malých dětí.

Inženýři a vědci z Illinoiské univerzity ve spolupráci s odborníky z dalších výzkumných institucí ve Spojených státech, Číně a Singapuru představili v časopise Science možné řešení. Vytvořili monitorovací systém v podobě membrány tenké jako lidský vlas – méně než pět setin milimetru. Pacient o něm prakticky neví.

Jako gekon na skle

Do membrány je možné zabudovat obvody sestavené z různých elektronických součástek. Na vrstvičku pružného polyesteru umístili elektronické součástky – miniaturní senzory, indukční cívky, vysílače a přijímače... Jsou tak tenké, že si výsledný systém zachovává pružnost a ohebnost polyesterové membrány. Napomáhá tomu i složité vinutí vodičů, které se při ohybu jen tak nepolámou.

Membrána přilne ke kůži a pevně se s ní spojí čistě na fyzikálním principu, bez nutnosti použít nějakou lepivou látku. Spojení zajišťují van der Waalsovy síly – slabé přitažlivé síly mezi atomy, které sice nejsou tak pevné jako klasická chemická vazba, ale pro tyto účely zcela dostačují. Stejné síly udrží gekona na hladkém skle. A spojují i dva řetězce v molekule DNA.

Hlídá, vnímá, komunikuje

Membrána se přizpůsobí tlaku stejně jako pokožka. Zařízení při testech na kůži vydrželo pracovat 24 hodin bez poškození a bez podráždění pokožky. Vědci byli jeho prostřednictvím schopni měřit srdeční tep, mozkovou činnost i elektrické projevy svalové práce stejně spolehlivě jako za použití velkých elektrod.

Do budoucna autoři uvažují i o využití pro hmatové senzory na umělých končetinách. "Elektronická pokožka" nemusí informace z těla a okolí pouze přijímat. Může je i zpracovávat a předávat dál. Ochrnutí pacienti by tak mohli například ovládat počítač pomocí jemných pohybů funkčních svalů na obličeji.

Elektroniku v membráně je možné dobíjet bezdrátově elektromagnetickou indukcí. Budoucí vývoj by měl přinést další miniaturizaci baterií, případně i piezoelektrické dobíjení přeměnou mechanické energie pohybu pacientova těla na elektřinu.

Elektronické zařízení na těle vypadá jako hi-tech tetování.