domingo, 14 de agosto de 2011

Pele electrónica inteligente: a "tatuagem" do futuro?

Uma equipa de engenheiros desenvolveu um dispositivo que combina componentes electrónicos para a detecção, diagnóstico médico, comunicações e interfaces homem-máquina, tudo numa estrutura semelhante a um pedaço de pele ultrafina que é colocado diretamente sobre a pele com a facilidade, flexibilidade e conforto de uma tatuagem temporária. Liderada pelo investigador John A. Rogers, professor de engenharia na Universidade de Illinois, a equipa de investigação publicou o seu artigo na revista Science.O circuito electrónico dobra-se, enruga-se e estende-se com as propriedades mecânicas da pele. Os investigadores demonstraram o seu conceito através de uma gama diversificada de componentes electrónicos montado sobre um substrato fino e elástico, incluindo sensores, LEDs, transístores, receptores de frequência de rádio, antenas wireless, bobinas de condutores e células solares para a energia."Nós colocámos tudo do nosso saco de truques nessa plataforma, e depois acrescentou-se algumas outras ideias novas de outras pessoas, para mostrar que poderíamos fazê-lo funcionar", disse Rogers.
As peças são inicialmente montadas numa fina folha de plástico solúvel em água, que é depois laminada para a pele com água - tal como a aplicação de uma tatuagem temporária. Alternativamente, os componentes electrónicos podem ser aplicados directamente numa tatuagem temporária em si, proporcionando a ocultação da eletrónica."Nós pensamos que este poderia ser um importante avanço conceitual em electrónicos portáteis, para alcançar algo que é quase imperceptível para o usuário", disse o o professor Todd Coleman, que co-liderou a equipa multi-disciplinar. "A tecnologia pode ligá-lo ao mundo físico e ao mundo cibernético de uma forma muito natural e confortável."Dispositivos electrónicos colocados na pele têm muitas aplicações biomédicas, incluindo sensores EEG e EMG para monitorizar a actividade muscular e nervosa.Uma grande vantagem da utilização da pele como circuito é que não precisa de gel condutor, fita adesiva, a pinos de penetração da pele ou fios volumosos, o que pode ser desconfortável para o usuário e limita a eficiência de acoplamento. Eles são muito mais confortáveis ​​e menos pesados do que os eléctrodos tradicionais e dão aos usuários total liberdade de movimentos."Se queremos entender o funcionamento do cérebro nm ambiente natural, que é totalmente incompatível com os estudos de EEG nm laboratório", afirmou Coleman,"a elhor maneira de fazer isso é gravano sinais neuronais em ambientes naturais, com dispositivos que são invisíveis para o usuário."Monitorização num ambiente natural durante a actividade normal é especialmente benéfico para a monitorização contínua do estado de saúde e bem-estar, estado cognitivo ou padrões de comportamento durante o sono.Além da recolhe de dados, a pele electrónica pode fornecer novos capacidades aos seus usuários, acrescentou. Por exemplo, pacientes com doenças musculares ou neurológicas, como esclerose lateral amiotrófica, poderiam usá-la para comunicar ou para fazer a interface com computadores. Os pesquisadores descobriram que, quando aplicado na pele da garganta, os sensores poderiam distinguir os movimentos musculares para a fala simples. Os investigadores até a utilizaram para controlar um jogo de vídeo, demonstrando o potencial de interface humano-computador.O grupo de Rogers é bem conhecido pelos seus dispositivos inovadores esticáveis e flexíveis, mas dispositivos que poderiam confortavelmente contorcer-se como a pele exigiram um paradigma novo de fabricação."Os nossos anteriores dispositivos electrónicos não são bem-adaptados à mecanofisiologia da pele", disse Rogers. "Em particular, a pele é extremamente macia, mas a sua superfície pode ser áspera, com textura microscópica significativa. Estas características exigiram diferentes tipos de abordagens e princípios de design."Rogers colaborou com o professor de engenharia Yonggang Huang da Northwestern University para enfrentar a mecânica difícil e questões materiais. A equipa desenvolveu um dispositivo com uma geometria de serpentina filamentosa, em que os circuitos para os vários dispositivos são fabricados como minúsculos, fios. Quando montados em finas folhas de borracha macia, a forma ondulada semelhante a uma cobra permite dobrar, amassar, torer e estirar, mantendo a funcionalidade."A indefinição da electrónica e da biologia é realmente o ponto chave aqui", disse Huang. "Todas as formas estabelecidas de dispositivos electrónicos são duras e  rígidas. A biologia é macia, elástica. São dois mundos diferentes. Esta é uma forma de integrá-los verdadeiramente."Os investigadores usaram simples adaptações de técnicas utilizadas na indústria de semicondutores, por isso os dispositivos são facilmente manufacturados em larga escala. A empresa do dsipositivo mc10, de que Rogers é co-fundador, já está a trabalhar para comercializar certas versões desta tecnologia.Actualmente, os investigadores estão já a trabalhar para integrar os diversos dispositivos montados na plataforma de modo que eles trabalhem juntos como um sistema, em vez de individualmente, e para adicionar capacidade wi-fi."A visão é explorar estes conceitos nos sistemas que têm auto-suficiência, funcionalidade integrada, talvez em última análise, trabalhar de forma terapêutica com controle de feedback fechado, com base em sensores integrados, de forma coordenada com o próprio corpo", disse Rogers.


Fonte: E! Science News

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