Próxima generación: piel electrónica
Chip de piel flexible aplicado a una muñecaJ.A. ROGERS, UNIVERSIDAD DE ILLINOIS EN URBANA – CHAMPAIGN
EL DISPOSITIVO: El sistema electrónico epidérmico (SEE) es flexible, más delgado que un cabello humano y se aplica a la piel como una falsificación. tatuaje. Dependiendo del circuito integrado, puede controlar la temperatura corporal, la actividad cerebral o la contracción del corazón y los músculos esqueléticos, y alimentar diminutos LED, transistores o antenas para las comunicaciones. Obtiene energía de sus colectores solares a escala micro o bobinas inductivas inalámbricas, lo que lo hace liviano sin cables de alimentación externos.
NUEVOS:Dispositivos tradicionales para monitorear el sueño o el corazón incluyen paquetes de baterías conectados a sensores grandes e inflexibles. Esto hace que las unidades sean pesadas, voluminosas y una fuente de irritación de la piel. Para crear un chip que sea tan flexible como la piel, John Rogers, profesor de ingeniería de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, y sus colegas crearon cables conductores de arseniuro de galio con forma ondulada y montaron…
EES en piel comprimida JA ROGERS, UNIVERSIDAD DE ILLINOIS EN URBANA-CHAMPAIGN
La combinación del silicio delgado, la forma serpentina de los cables y las capas de silicona y poliéster en las que está montado el EES permiten que el chip se doble y se estire como la piel sin dañando los circuitos, según el estudio publicado en Science la semana pasada (12 de agosto).
La flexibilidad es un factor de un millón mejor en términos de ajuste a la piel en comparación con cualquier cosa informada anteriormente, dijo Rogers.
Además, debido a que el EES se adhiere a la piel solo con las fuerzas de Van der Waals, al igual que los dedos de los pies de un gecko se adhieren a una pared, no requiere adhesivos ni geles conductores. En combinación con la flexibilidad de los chips, esto previene la irritación de la piel común a los tipos anteriores de vendas y sensores semiflexibles, dijo Michael Neuman, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad Tecnológica de Michigan. Con los dispositivos anteriores, la piel se estira y la almohadilla no, por lo que desarrolla irritación justo en la interfaz.
Además, el tamaño pequeño del EES permite colocar muchos más sensores en la piel de lo que es posible con sensores más grandes. Puede tener 1000 o incluso un millón de puntos de contacto ahora, dijo Rogers.
IMPORTANCIA: Además de mejorar el monitoreo fisiológico, el EES podría permitir que los humanos controlen máquinas al transmitir el movimiento muscular a una computadora que interpreta sus patrones como un lenguaje. En el estudio, el chip monitoreó las contracciones de los músculos de la garganta que se usan durante el habla, aunque no se produjeron sonidos vocales, y fue capaz de descifrar comandos simples para controlar un videojuego con un 90 por ciento de precisión. Los resultados sugieren que los chips pueden ayudar a la comunicación en personas que han perdido la capacidad del habla, o permitir que las personas usen sus músculos para comunicar señales que controlarán computadoras o dispositivos como prótesis. De manera similar, cuando el chip se colocó en la frente, midió con precisión la actividad neuronal, lo que sugiere que las ondas cerebrales podrían traducirse a un lenguaje de comandos de manera similar.
El dispositivo también podría usarse potencialmente como un vendaje electrónico. para acelerar la cicatrización de heridas, quemaduras y otras afecciones de la piel, y en rehabilitación física para monitorear la tensión muscular y estimular las contracciones musculares.
Rogers dijo que gran parte de la tecnología EES ya tiene licencia para Cambridge, Massachusetts , compañía llamada mc10, que cofundó con George Whitesides de la Universidad de Harvard. La empresa está experimentando con herramientas quirúrgicas avanzadas, como catéteres con balón equipados con un chip que lleva un medidor de tensión sensible a la presión, lo que permite a los médicos aplicar la cantidad adecuada de presión a un vaso sanguíneo para eliminar una obstrucción. También están realizando esfuerzos para laminar dispositivos EES directamente sobre la médula espinal para salvar potencialmente las brechas en pacientes con daño de la médula espinal.
NECESITA MEJORAR: ahora que han demostrado que una variedad de diferentes dispositivos sensoriales, estimuladores y de comunicación pueden funcionar con éxito en un entorno EES flexible, los investigadores están trabajando para integrarlos para que funcionen juntos en un solo chip. Además, quieren agregar capacidad de comunicación inalámbrica para transmitir los datos que mide a un dispositivo de grabación apropiado. Debido a la mayor calidad del silicio delgado, la comunicación inalámbrica directamente desde la piel electrónica debería ser factible, escribió Zhenqiang Ma, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Wisconsin-Madison, en una perspectiva que acompañó al estudio en Science.
Un EES completamente inalámbrico podría ser especialmente útil para la monitorización neonatal y los casos de apnea del sueño donde los dispositivos tradicionales restringen el movimiento e interrumpen el sueño, dijo Neuman. Además, la falta de cables externos podría servir para reducir la interferencia de la señal causada por los cables colgantes durante las pruebas de esfuerzo cardíaco, que tradicionalmente usan electrodos adhesivos conectados a un electrocardiógrafo.
EES adherido a la parte posterior de un tatuaje falso JA ROGERS, UNIVERSIDAD DE ILLINOIS EN URBANA-CHAMPAIGN
Otro obstáculo es adherir el chip a la piel durante períodos de tiempo más prolongados. Cuando se coloca sobre la piel, el EES actual permanece en su lugar hasta 24 horas en el brazo, el cuello, la frente, la mejilla o la barbilla, pero no se pega tan bien cuando está mojado, y las células de la piel que se desprenden aflojan constantemente el agarre de las virutas. Los investigadores están explorando adhesivos, como los tatuajes falsos, que pueden mejorar la adhesión y, desde un punto de vista estético, disfrazar los circuitos, al mismo tiempo que evitan la irritación asociada con los sensores anteriores basados en adhesivos.
DH Kim, et al., Epidermal electronics, Science, ID: 1206157, 2011.
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