Un tatuaggio… elettronico!

Dimenticate quei vecchi, gli elettrodi ingombranti del passato.

I ricercatori hanno creato un nuovo dispositivo abbastanza sottile da essere laminato sulla pelle in grado di monitorare il cuore, cervello e le funzioni dell’attività muscolare nel modo più efficace rispetto ai sistemi di monitoraggio tradizionali. Questo dispositivo è abbastanza sottile da accoppiarsi sulla pelle come un semplice tatuaggio temporaneo, oppure come cerotti elettronici che potrebbero essere utilizzati per monitorare le funzioni vitali, per coadiuvare nella riabilitazione fisica o forse essere implementato in operazioni militari segrete.

John Rogers, uno scienziato dei materiali dell’Università dell’Illinois, ha presentato la sua ricerca ed i suoi usi potenziali futuri, spiegando come ha fatto ad ottenere una tale dispositivo elettronico sottile, flessibile ed elastico. Può sembrare un problema impossibile, se si pensa al silicio nela sua forma più conosciuta, il vetro, ma lo possiamo trovare nei circuiti integrati convenzionali, dove il silicio si presenta sotto forma di un wafer. Se cade, il wafer si frantuma, proprio come una normalissima lastra di vetro. Ma se si diminuisce lo spessore di un fattore di 1.000, allora diminuisce la rigidezza flessionale di un fattore pari a un miliardo, senza influire sulle prestazioni dei transistor. Ma questo ancora non corrisponde alle proprietà dei tessuti biologici, perché la pelle non solo si flette, si estende e si avvolge superfici curve. Quindi sono state studiate membrane di silicio sottile, esili filamenti, serpentine di silicio, e così via, fino a raggiungere i fili ondulati che è possibile allungare e allungare senza frattura del silicio. Così il circuito si presenta come una maglia aperta tipo una ragnatela di linee sinuose.

Questi nuovi sensori sono stati studiati localizati sulla pelle per alcuni giorni, ma con gli adesivi per tatuaggi a trasferimento possono durare a lungo senza problemi. Sono fabbricabili a basso costo e si legano in un modo che non limitano il movimento della pelle. Questi dispositivi hanno molte caratteristiche che li possono rendere appetibili per scopi disparati. È un buon punto di partenza, potrebbero essere utili, per esempio, per il monitoraggio di dati sulla salute e lo stato fisiologico didiversi tipi di pazienti. Pensiamo ad un bambino prematuro, piccolo e fragile, per lui si desidera qualcosa che sia il meno invasivo possibile. Oppure pensiamo al monitoraggio delle apnee nel sonno, dove i dispositivi ingombranti tendono a disturbare il sonno normale e questi dispositivi sarebbero in grado di farlo in un modo da permettere un sonno naturale.

Questi dispositivi, inoltre, non si limitano solamente a monitorare i processi nel corpo, ma possono pure stimolarlo. In collaborazione con la Johns Hopkins University si stanno testando con un gruppo di persone, utilizzando questi dispositivi per monitorare e stimolare, nel contesto della riabilitazione fisica di muscoli atrofizzati. E queste sono solo poche idee…

Nel monitoraggio dello stato clinico, macchine diagnostiche che eseguono misurazioni di carattere fisiologico orilevazioni attraverso la stimolazione della pelle vengono collegate ai pazienti con fili e cavi. Tale collegamento può essere complicato scomodo e angosciante sia per i pazienti quanto per i medici. Per esempio, un paziente che abbia una patologia cardiaca, di solito è necessario che indossi un monitoraggio ingombrante per un periodo prolungato, tipicamente un mese, al fine di catturare gli eventi cardiaci anomali e ancora rari. Attualmente i migliori elettrodi mpiegati sono “pastiglie” di gel-rivestito di adesivo. Molte persone, tuttavia, risultano troppo sensibili a questi adesivi e sviluppanoun rash che obbliga lo spostamento costante degli elettrodi, interrompendo il monitoraggio.

Questa “pelle elettronica” aiuterà a risolvere questi problemi ed a consentire un monitoraggio più semplice, più affidabile e senza interruzioni. Questi dispositivi sono stati fatti attraverso processi di fabbricazione a “trasferimento di stampa” , che creano versioni flessibili di semiconduttori ad alte prestazioni. Questa “pelle elettronica” inizialmente era stata sviluppata per applicazioni in robotica. I robot potrebbero essere dotati di sensori di pressione che permetterebbe loro la presa di oggetti in modo sicuro senza danneggiarli. Queste “pelli elettroniche” potrebbero anche fornire un senso di tatto ai dispositivi protesici come braccia o gambe artificiali.

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