Ultra-fin elektronik på huden skal holde øje med din krop

Du kender nok bedst midlertidige tatoveringer fra tyggegummipakker. Du ved, dem hvor man lægger et stykke papir med billedsiden nedad mod huden, dupper det med vand og vupti – pludselig har man tatoveret en farlig sørøver eller en farverig blomst på armen.

Hidtil er det nok mest børn, der har brugt overførselsmærker som legetøj, men efter en amerikansk forsker fik fingrene i dem, er den klæbende teknologi blevet til mere end en sjov huddekoration.

»Jeg legede med dem for et par år siden, og jeg kom til at tænke på de tiltrækkende muligheder ved at lave elektronik i det format,« fortæller professor John A. Rogers fra University of Illinois i USA. Han er i denne uges udgave af tidsskriftet Science med til at beskrive, hvordan idéen om det elektroniske overførselsmærke nu er blevet til virkelighed.

Miniature-måleudstyr uden ledninger

Sammen med andre forskere i USA, Singapore og Kina har han skabt et strækbart elektronisk system, der er tyndere end et menneskehår, og som indeholder både sensorer, transistorer, lysdioder, antenner samt induktionsspoler og solceller til strøm.

Apparatet er monteret på et hudlignende, gummiagtigt underlag, som kan klæbe sig til huden på samme måde som midlertidige tatoveringer.

Fra hudens overflade kan elektronikken overvåge kroppens hjerne-, hjerte- og muskelaktivitet uden brug af hverken klistrende gel eller ledninger til klodsede instrumenter, som det er tilfældet med det eksisterende måleudstyr.

»Vores mål var at udvikle en elektronisk teknologi, som kan arbejde sammen med huden på en måde, der er mekanisk og fysiologisk usynlig for brugeren.«

»Vi fandt en løsning, der involverer udstyr, som vi designede til at opnå fysiske egenskaber, der matcher det øverste lag hud. Det er en teknologi, der slører skelnen mellem elektronik og biologi,« siger John A. Rogers i en pressemeddelelse.

Tatovering er elegant elastisk elektronik

Normalt tænker man på elektronik som noget fast og skrøbeligt, men fordi kredsløbet ligger i et slangemønster på et gummiagtigt ark, bliver det elastisk.

»Mekanikken bag designet for vores serpentiner-formede elektronik gør udstyret så blødt som menneskehud,« forklarer professor Yonggang Huang fra Northwestern University i USA, der har ledt udviklingen af det bølgede mønster, som de elektroniske komponenter snor sig efter.

»Designet gør det muligt for skrøbelige, uorganiske halvledere at opnå ekstremt stor strækbarhed og fleksibilitet,« tilføjer han.

Elektronikken kan derfor tåle at bøje, rynke og strække sig sammen med huden, mens brugeren intet mærker til det lille apparat.

Dansk professor: »Mega-smart«

»Det er mega-smart,« udbryder Martin Lauritzen, der er professor i klinisk neurofysiologi ved Center for Sund Aldring på Københavns Universitet og ved Glostrup Hospital.

Han bruger til daglig elektroder til at måle på patienter med epilepsi og nervesygdomme, og han ser flere fordele ved det fleksible påfund.

»Når man rynker panden, gør materialets elastiske evner, at elektronikken arbejder med huden. Derfor må man formode, at de signaler, der kommer ud, ikke får den samme type forstyrrelse, som andre sensorer har, når man har en bevægelse i huden. Det betyder, at man får et mere favorabelt signal,« siger Martin Lauritzen.

Trådløst udstyr kan give bedre behandlinger

Han ser et stort perspektiv i, at apparatet vil kunne sende de registrerede signaler videre uden brug af ledninger. Han forestiller sig, at det med tiden kan kommunikere trådløst med patienternes mobiltelefon, som så kan videresende observationerne til lægerne på sygehuset.

»Det er meget nemmere for patienterne og for os, hvis de kan blive observeret i hjemmet, end at de skal ind på hospitalet, hvor de skal være i en bestemt stue og have en masse kabler fra en bestemt maskine koblet til hovedet. Det er jo ret kompliceret i forhold til at klistre et lille stykke plastik på panden,« siger Martin Lauritzen.

De trådløse egenskaber gør det i det hele taget mindre besværligt at være læge og patient, mener forskerne selv.

»Modsat konventionelle målere er dette apparat mekanisk usynligt for personen, der har det på. Derfor kan det meget nemt blive brugt til at overvåge søvn uden at forstyrre søvnmønstre, det kan blive placeret på for tidligt fødte børn, og det kan anvendes i en masse andre scenarier, hvor klodsede elektroder, klister og ledninger løbende frem og tilbage bare ikke er passende,« fortæller John A. Rogers.

Simpel udgave på vej i sportstøj

Martin Lauritzen og hans kolleger kommer dog til at vente en rum tid, inden opfindelsen kan indtage hospitalsgangene. Forskerne bag skal nemlig først have alle komponenterne til at spille sammen, og så vil de blandt andet tilføje Wi-Fi-forbindelse og øge mulighederne for at skabe og opbevare strøm i apparatet.

Simple udgaver af teknologien er dog ved at blive kommercialiseret af firmaet mc10. Gennem et samarbejde med Reebok vil det formentlig som noget af det første blive i sportstøj, at elektronikken bliver udnyttet til at overvåge kroppens aktiviteter.