E-skin - „pielea” electronică ce monitorizează starea de sănătate cu ajutorul transpirației

Principalul rol al pielii este acela de a proteja organismul împotriva traumatismelor și a diferiților agenți patogeni. Pe lângă aceasta, pielea este dotată cu numeroși receptori, care asigură funcția senzorială, participă în cadrul procesului de elaborare al unor produși finali ai metabolismului, deține rezerve energetice, participă la funcția respiratorie și deține un rol deosebit de important în termoreglație.

Datorită acestor funcții, pielea umană a atras atenția unor personalități din domeniul cercetării. Un specialist în inginerie medicală a încercat dezvoltarea unui dispozitiv medical pentru monitorizarea diferiților parametrii biologici ai organismului, a cărui aspect, consistență și funcționalitate să fie asemănătoare pielii umane.

Primul dispozitiv medical care imită pielea umană, util în monitorizarea parametrilor biologici

Pielea este un organ care furnizează numeroase informații clinice privitoare la starea de sănatate a unei persoane. În scopul furnizării acestor informații, profesorul Wei Cao de la California Institute of Technology a dezvoltat aşa-numita piele electronică, sau „e-skin”, confecționată dintr-un cauciuc moale şi flexibil, în componența căruia sunt incluşi anumiți senzori speciali, care au capacitatea de a măsura frecvența cardiacă, temperatura corporală, produșii de metabolism, nivelul glicemiei și semnalele nervoase transmise de către creier la nivel muscular.  Acest „dispozitiv” funcționează fără baterii, pe baza celulelor de combustibil alimentate de către produșii de excreție ai organismului.

Sursa de alimentare a e-skin - o adevărată provocare

Conform spuselor profesorului Gao, cea mai mare provocare a utilizării dispozitivului e-skin o reprezintă sursa de alimentare. Bateriile existente în comerț, celulele solare (mai exact, celulele fotovoltaice) sau energie emisă în urma mobilizării corpului uman, au fost utilizate de numeroși specialiști pentru a evalua funcționarea dispozitivului e-skin, însă toate aceste „surse de combustibil” prezintă o eficiență limitată în timp.

În locul acestor surse de energie, profesorul Gao s-a gândit la utilizarea transpirației umane ca sursă de energie, pentru funcționarea acestor dispozitive medicale. În componența transpirației umane se găsesc nivele ridicate de lactat, substanță produsă de procesele de metabolism desfășurate la nivelul organismului (precum produșii de metabolism rezultați la nivel muscular, în urma antrenamentului fizic). Acești produși de metabolism acționează pe post de combustibil, furnizând suficientă energie electrică pentru a asigura funcționalitatea senzorilor aflați în componența acestui dispozitiv medical.

Pe lângă aceasta, profesorul Gao s-a gândit la implantarea la nivelul dispozitivului e-skin a unui bluetooth, similar celor aflate în componența telefoanelor mobile, care ar permite afișarea computerizată a parametrilor monitorizați. Pentru a realiza acest lucru, este nevoie de o sursă wireless care permite conectarea și afișarea electronică a parametrilor măsurați de dispozitiv.

Conform profesorului Gao, cu toate că dispozitivele bluetooth consumă un nivel crescut de energie, dispozitivul permite extinderea conectării aplicațiilor utilizate în practica medicală, asigurând transferul datelor furnizate de către senzorii aflați în componența e-skin prin wireless.

E-skin în viitor

În viitorul apropiat, profesorul Gao și echipa de cercetători cu care acesta colaborează au plănuit dezvoltarea și implantarea în componența dispozitivului medical e-skin a unui număr mai mare de senzori, cu rol în monitorizarea mai multor parametrii biologici ai organismului. Cu ajutorul acestor biosenzori, e-skin ar putea monitoriza funcțiile vitale și colecta informații biomoleculare ale organismului.

Conform spuselor profesorului Gao, acest dispozitiv medical ar putea fi utilizat pe viitor pentru optimizarea noilor generații de proteze.

sursa: Science Daily