Babyer i den nyfødte intensivavdelingen (NICU) er små, skjøre og dekket til ledninger. Ledninger for overvåking av hjertefrekvens, ledninger for overvåking av blodtrykk, ledninger for overvåking av temperatur, ledninger for overvåking av oksygenering i blodet. Det gjør det vanskelig for babyene å vinke sine små armer, og det gjør det enda vanskeligere for foreldrene å ta på dem, enn si å plukke dem opp.
Relatert innhold
- Vil denne kunstige livmoren en dag forbedre omsorgen for preemies?
Nå, takket være et fremskritt innen materialvitenskap, kan disse ledningene til slutt forsvinne. Forskere ved Northwestern University har utviklet utrolig tynne, tøybare elektroniske patcher for å overvåke et bredt utvalg av vitale tegn og kroppslige bevegelser.
Disse lappene "har det sterke potensialet for å gjøre helsevesenet og rehabilitering hos mennesker mye mer effektivt og effektivt, " sier John Rogers, forskerne som ledet forskningen.
Lappene, som nå er i forsøk på mennesker, ser mer eller mindre ut som midlertidige tatoveringer. De er skapt ved å sette bittesmå halvlederflis på et strekkbart underlag. Underlaget er innebygd med bølgete mønster av metalltråder, som gjør det mulig å bære elektriske signaler. Det hele bruker små antenner for å overføre informasjon trådløst, slik at de ikke trenger å være festet til noen ledninger eller slanger. Rogers kaller lappene "epidermal elektronika."
Fordelen for babyer i NICU er åpenbar - i de tidlige forsøkene ble den ene babyen som fortsatte å trekke ledningene til tradisjonelle sensorer helt frisk av epidermalektronikken. Men det er ikke bare NICU-babyer som vil tjene. Rogers og teamet hans prøver også epidermalektronikk på flere forskjellige områder. Et område er rehabiliterende medisin. Fra og med juni vil Rogers 'team sette i gang en rettssak om pasienter med Parkinsons sykdom, som ofte er svekket av ufrivillige skjelvinger. Forsøket vil innebære å plassere lapper på forskjellige steder over hele subjektets kropp og bruke dem til å måle muskelaktivitet og bevegelsesegenskaper.
"Målet er å utvikle tilstrekkelig presise analyser som kan tillate oss å bestemme den virkelig tidlige begynnelsen av skjelving, karakterisere utviklingen av sykdommen, og også å bestemme effekten av medisinene, " sier Rogers.
Ved å overvåke pasientenes nevromuskulære aktivitet, kunne forskere til og med, basert på små økninger i skjelving, finne ut om pasienter hadde hoppet over medisinene sine.
Den samme teknologien kan være nyttig for slagpasienter, noe som gjør det mulig for leger å spore deres fremgang mens de gjennomgår rehabilitering hjemme.
Rogers og teamet hans prøver også epidermalelektronikk med forskjellige profesjonelle idrettslag (Rogers er ikke fri til å si hvilke, men de inkluderer fotball, baseball og basketball). Teknologien kan spore treningsfremdrift, slik at trenere kan se for eksempel om en mugge bruker riktig form. Den kan også overvåke de små bevegelsesendringene som signaliserer tretthet på banen, og lar trenere se når en spiller blir for sliten til å spille optimalt, lenge før det er åpenbart for noen andre.
"Tanken er å designe disse enhetene på en slik måte at du kan overvåke hjerterytme, pitchingmekanikk, frikastmekanikk [og mer], " sier Rogers.
Rogers har jobbet med fleksibel elektronikk-teknologi i mange år. I 2011 publiserte han en artikkel i Science som beskrev en prototype av hudfargene hans, som han senere forbedret for å gjøre dem mer holdbare. I 2015 kom laboratoriet hans ut med en versjon av lappene som kunne måle blodstrømmen, mens de i fjor opprettet en lapp for å analysere svette for biokjemiske markører. I en kommentar til Rogers arbeid i vitenskap, skrev ingeniør Zhenqiang Ma at epidermal elektronikk potensielt kan løse mange av de aktuelle problemene med helseovervåking og "tillate overvåking å være enklere, mer pålitelig og uavbrutt." Han skrev også at "andre typer elektroniske skinn med applikasjoner utover fysiologi, for eksempel høsting av kroppsvarme og bærbare radioer, kan også peke på interessante retninger for fremtidig arbeid."
Mens Rogers regnes som epidermal elektronikkens far, jobber en rekke forskere med å fremme teknologien på flere måter. Noen tror at fleksibel elektronikk en dag vil bli brukt til applikasjoner utover huden, for eksempel hjertepacemakere, og kan til og med bli allestedsnærværende som kontinuerlige helseskjermer, og hele tiden kontrollere ting som blodets oksygennivå og blodsukker. Forskere fra Stanford til MIT til universiteter i Japan og Sverige jobber med ulike aspekter ved fleksibel elektronikk, inkludert å gjøre teknologien mindre og mer holdbar.
Kosmetikkfirmaet Laroche-Posay har laget en hjerteformet lapp for å overvåke UV-eksponering; det er for øyeblikket en venteliste for enheten. I motsetning til Rogers 'epidermale elektronikk, som overfører data trådløst, fungerer UV-lappen ved å endre farge; en tilsvarende smarttelefon-app leser fargeendringene og forteller deg om du har vært i solen for lenge.
Etter 10 års arbeid med å lage epidermal elektronikk handler de gjenværende utfordringene mindre om prosjektering enn om optimalisering og sikkerhet, sier Rogers. Siden enhetene sender trådløst, vil datakryptering være en bekymring. Rogers håper også å utvikle enhetene videre, og potensielt gi dem muligheten til å prøve biofluider som svette og gjøre kjemisk analyse av biomarkører som indikerer helse eller sykdom. (Rogers har allerede gjort arbeid på dette området) Teamet ser også på å utvikle enheter for å levere væsker gjennom huden, noe som kan være en påtrengende måte å gi medisiner på.
"Vi er ganske optimistiske om det, " sier Rogers. "Det er mange ting vi kan gjøre i dag, og det er mye potensial for flere ting i fremtiden."
