Desarrollan parche electrónico con usos en medicina, videojuegos y espionaje
Un parche electrónico, delgado como un cabello, inalámbrico y que se adhiere a la piel como un tatuaje temporal, podría transformar el uso de sensores en medicina, el diseño de videojuegos e incluso las operaciones de espionaje, indicó un estudio en Estados Unidos.
Esta tecnología microelectrónica, llamada ¨Sistema Electrónico Epidérmico¨ (Epidermal Electronics System, o EES), fue desarrollada por un equipo internacional de investigadores de Estados Unidos, China y Singapur, y aparece en la edición de la revista Science de fecha 12 de agosto.
¨Es una tecnología que borra la distinción entre la electrónica y la biología¨, dijo uno de los principales autores del estudio, John Rogers, profesor de ciencia de los materiales e ingeniería en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (norte).
¨Nuestro objetivo era desarrollar una tecnología electrónica que pudiera integrarse con la piel de una manera mecánica y fisiológicamente invisible para el usuario¨, explicó.
El parche puede ser usado en lugar de los electrodos para controlar el cerebro, el corazón y la actividad del tejido muscular, y cuando se coloca en la garganta permite a los usuarios operar un videojuego activado con la voz con una precisión superior al 90%.
¨Este tipo de dispositivo puede ser de utilidad para quienes sufren de ciertas enfermedades de la laringe¨, dijo Rogers. ¨También podría servir de base para una tecnología de comunicación adecuada para usos encubiertos o de otro tipo¨.
El parche no pesa casi nada y requiere de tan poca energía que puede autoabastecerse con captores solares en miniatura, o recogiendo la radiación electromagnética que haya en el ambiente o que sea trasmitida, según el estudio.
El dispositivo inalámbrico, de menos de 50 micras de espesor (una micra es una milésima de milímetro), está integrado en una película de poliéster como las utilizadas para los tatuajes adhesivos y no necesita pegamento.
¨Unas interacciones llamadas Fuerzas de Van der Waals dominan la adhesión a nivel molecular, por lo que los tatuajes electrónicos se adhieren a la piel sin ningún tipo de pegamento y permanecen en el mismo lugar durante horas¨, indicó el estudio.
Aunque con la tecnología existente se puede medir el ritmo cardíaco, las ondas cerebrales y la actividad muscular, el sistema es voluminoso. Los instrumentos diseñados para el EES en cambio permiten aplicar los sensores en la piel sin que la persona se dé cuenta.
El parche es ¨tan suave como la piel humana¨, dijo otro de los investigadores, el ingeniero Yonggang Huang.
Rogers y Huang han estado trabajando juntos en esta tecnología durante los últimos seis años. Ya diseñaron dispositivos electrónicos flexibles para sensores de cámaras hemisféricas, y ahora están abocados a añadirles batería u otras opciones de energía.
En el futuro, se espera que los dispositivos EES sirvan para ayudar a personas con apnea del sueño y bebés que necesitan cuidados neonatales, así como para fabricar vendajes electrónicos para sanar la piel de heridas y quemaduras.
Además de los investigadores en Estados Unidos, en el desarrollo del ESS colaboraron científicos del Instituto de Computación de Alto Rendimiento de Singapur y de la Universidad Tecnológica de Dalian en China.
Un “tatuaje electrónico” mide parámetros vitales.
Un equipo de investigadores ha desarrollado un dispositivo electrónico ultrafino que se adhiere a la piel y transmite datos sobre la actividad cardiaca, muscular y cerebral sin necesidad de geles ni voluminosos equipos. El innovador y elástico “tatuaje electrónico” se presenta esta semana en la revista Science.
Diversos sensores, transistores, diodos, fotodetectores, inductores de radiofrecuencia, condensadores, osciladores y hasta células solares y bobinas inalámbricas para suministrar energía. Todo esto se puede encerrar en un pequeño “tatuaje electrónico” desarrollado por un equipo de ingenieros y científicos liderados desde la Universidad de Illinois (EE UU).
“Usamos este tipo de tecnología para medir la actividad eléctrica producida por el corazón, el cerebro y los músculos esqueléticos, y demostrar que los datos resultantes contienen información suficiente para este inusual controlador de juego de ordenador”, señalan los autores en el estudio que publica esta semana Science.
Hasta ahora en los hospitales se utiliza un complicado cableado de monitorización, que a menudo no es del agrado ni de médicos ni de pacientes. Algunos enfermos del corazón, por ejemplo, pueden llevar durante un mes o más un engorroso monitor para detectar eventos cardiacos anormales o raros. Los mejores electrodos actuales son las almohadillas adhesivas cubiertas con gel, y mucha gente, particularmente aquellos con piel sensible, desarrollan sarpullidos.
Pero la nueva “piel electrónica” puede ayudar a resolver este problema. El dispositivo se sustenta en una capa de poliéster elástico diseñado con propiedades mecánicas muy parecidas a las de la piel natural. Se adhiere a la epidermis por pura atracción. Intervienen fuerzas débiles denominadas de Vander Waals, que se generan entre moléculas de la misma sustancia pero que no interfieren con el movimiento normal de la piel, de tal forma que el dispositivo se puede aplicar como un tatuaje temporal.
La capa inter media del artefacto incluye componentes metálicos, semiconductores y aislantes que requieren los sensores, el sistema electrónico, el suministro de energía y los componentes emisores de luz. Este diseño “estruja” todos los componentes necesarios en una capa ultrafina más o menos del grosor de un cabello humano.
Los investigadores pusieron a prueba la piel electrónica en algunos voluntarios y demostraron que el dispositivo funciona hasta 24 horas o más en el brazo, cuello, frente, mejilla o barbilla, y que no irrita la piel. Después, el equipo lo utilizó para medir la actividad eléctrica producida por los músculos de las piernas y el corazón de los participantes. Descubrieron que las señales del aparato igualaron a las tomadas simultáneamente con el sistema convencional de electrodos voluminosos, gel conductor y cinta.
Los resultados sugieren que estos tatuajes electrónicos podrían un día reemplazar las técnicas de monitoreo hospitalario habituales. Además, el aparato también podría utilizarse potencialmente como una venda electrónica para acelerar la sanación de heridas, quemaduras y otras alteraciones de la piel. Incluso, en el futuro, podría dotar del sentido del tacto a las prótesis de piernas y brazos.
Un nuevo sistema para los hospitales
El nuevo aparato se ha diseñado para sustituir los actuales sistemas de monitorización en los hospitales, que conectan al paciente a través de electrodos con un monitor que recoge los datos y los muestra al personal médico.
El sistema actual, según los científicos, es molesto tanto para pacientes como médicos. Además en caso de pacientes con pieles sensibles puede provocar la aparición de sarpullidos.
Sin embargo, el dispositivo EES una vez implantado en la piel del paciente puede deformarse como si fuera parte de la epidermis sin que su funcionamiento se vea afectado, lo que resulta más comodo para los pacientes.
Los investigadores comprobaron la eficacia del dispositivo con varios voluntarios, y han demostrado que durante 24 horas el aparato podía funcionar implantado en los brazos, cuello, nuca, mejilla y mentón.
Los científicos también comprobaron que el dispositivo monitorizaba correctamente las señales cardíacas y musculares. Para ello midieron al mismo tiempo las señales emitidas por el nuevo mecanismo con las recogidas por los electrodos convencionales, y constataron que eran identicas.
Poca exigencia energética
Los científicos también implantaron el dispositivo en la garganta de los voluntarios y pudieron captar los sonidos de las palabras con más de un 90% de acierto.
El nuevo mecanismo requiere poca potencia para transmitir los datos a un monitor externo. Por ello puede recolectar parte de sus necesidades energéticas gracias a colectores solares en miniatura implantados dentro del aparato.
Referencia bibliográfica:
Dae-Hyeong Kim, Nanshu Lu, Rui Ma, Yun-Soung Kim, Rak-Hwan Kim, Shuodao Wang, Jian Wu, Sang Min Won, Hu Tao, Ahmad Islam, Ki Jun Yu, Tae-il Kim, Raeed Chowdhury, Ming Ying, Lizhi Xu,1Ming Li, Hyun-Joong Chung,Hohyun Keum, Martin McCormick, Ping Liu, Yong-Wei Zhang, Fiorenzo G. Omenetto, Yonggang Huang, Todd Coleman, John A. Rogers. “Epidermal Electronics¨. Science 333, 12 de agosto de 2011.
Por diplox
