Sebuah tim peneliti telah mengembangkan sensor medis yang dapat berubah dari kaku menjadi lunak untuk mengakomodasi perubahan kebutuhan struktural dan dapat menyembuhkan keausan normalnya sendiri. Kredit: Kredit: Larry Cheng
Agar perangkat elektronik yang dapat dikenakan memenuhi janji mereka untuk pemantauan perawatan kesehatan, mereka perlu melakukan setidaknya dua hal: mengubah dari kaku menjadi lunak untuk mengakomodasi perubahan kebutuhan struktural, dan menyembuhkan keausan normal mereka sendiri. Dengan bantuan logam cair dan polimer khusus, para peneliti telah mengembangkan sensor yang dapat melakukan keduanya.
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Hyanyu “Larry” Cheng, yang merupakan James L. Henderson, Jr. Memorial Associate Professor of Engineering Science and Mechanics di Penn State, menerbitkan hasil mereka di Advanced Materials.
Menurut Cheng, pembuatan sensor dalam keadaan kaku lebih baik daripada dalam keadaan lunak karena lapisan yang berbeda dapat menumpuk satu sama lain tanpa berubah bentuk. Sensor juga mendapat manfaat dari keadaan kaku ketika seseorang perlu membaca informasi penting yang diberikan, yang paling baik ditampilkan pada layar kaku. Namun, berada dalam kondisi lunak saat dikenakan oleh pasien—yang mungkin memantau suhu, detak jantung, atau tanda vital lainnya untuk perkembangan penyakit atau untuk kesadaran kesehatan umum—memungkinkan sensor untuk menyesuaikan dengan topografi kulit dan mengumpulkan lebih akurat. informasi penting.
“Di masa lalu kami harus benar-benar menggunakan dua jenis perangkat, karena kami tidak memiliki cara untuk menggabungkan keduanya,” kata Cheng. “Tapi sekarang, kami membuktikan bahwa mengganti sensor dari kaku ke lembut dapat dimodulasi oleh saklar suhu sederhana. Ketika sensor suhu kulit, lembut, tapi ketika sangat dingin, akan menjadi kaku lagi.”
Ini juga membantu adhesi pada kulit dan menghilangkan sensor, menurut para peneliti.
Kredit: Universitas Negeri Pennsylvania
“Ketika sensor lunak, sifat adhesi lebih kuat,” kata penulis pertama dan penulis koresponden Li Yang, mantan sarjana tamu di Penn State Department of Engineering Science and Mechanics dan sekarang dari School of Health Sciences and Biomedical Engineering di Universitas Teknologi Hebei, Tianjin, Cina. “Misalnya, Anda dapat menerapkan kompres es pada kulit sehingga bahan sensor secara bertahap akan menjadi kaku, dan secara alami terkelupas dari kulit. Ini adalah peralihan daya rekat dari kuat ke lemah, dan lebih mudah melepaskannya tanpa merusak kulit. Ini sangat penting untuk bayi dan orang tua, yang mungkin memiliki kulit yang sangat halus.”
Sementara memanfaatkan perubahan suhu, atau peralihan termal, untuk mengubah keadaan material bukanlah hal yang sepenuhnya baru, seperti yang telah dilakukan pada suhu yang sangat tinggi. Melakukan hal ini pada suhu yang sesuai dengan tubuh manusia adalah hal baru, menurut Cheng. Kunci keberhasilan demonstrasi pendekatan ini dengan sensor elektronik medis adalah logam cair, yang memberikan kinerja mendekati logam padat tetapi memungkinkan fleksibilitas dalam bentuk desain. Logam cair juga berkontribusi pada demonstrasi sensor yang sukses dengan sifat penyembuhan diri.
Saat sensor mengalami keretakan atau kerusakan mekanis lainnya akibat keausan, penyembuhan sendiri memungkinkan pemantauan vital terus berlanjut tanpa gangguan. Itu juga dapat memperpanjang umur perangkat.
Selain logam cair, para peneliti menggunakan sejenis polimer yang dapat membuat ikatan hidrogen untuk membantu penyembuhan perangkat. Sementara pekerjaan sebelumnya telah menggunakan ikatan hidrogen untuk penyembuhan diri, itu dilakukan dengan cara yang lebih terbatas, meningkatkan waktu yang dibutuhkan perangkat untuk menyembuhkan, menurut Cheng.
“Meskipun orang telah mengerjakan berbagai bahan penyembuhan diri di masa lalu, hasilnya hanya dapat dicapai setelah 24 jam atau lebih, dan di sini kami dapat melakukannya dengan cara yang jauh lebih cepat, mungkin sekitar lima menit atau lebih, “kata Cheng. “Anda tidak ingin menunggu selama 30 jam tanpa data yang dikumpulkan dari tubuh manusia, terutama dalam situasi di mana penyakit yang sedang dipantau dapat mengancam jiwa. Dengan pendekatan kami, kami ingin—dan dapat—memulihkan fungsinya hampir dalam hitungan detik. .”
Para peneliti berencana untuk selanjutnya mengintegrasikan sifat pengalihan termal dan penyembuhan diri ke dalam sensor dalam skala besar dan untuk digunakan dalam berbagai pengaturan dari panti jompo hingga pemantauan perkembangan penyakit.
Informasi lebih lanjut: Li Yang et al, Self-Healing, Reconfigurable, Thermal-Switching, Transformative Electronics for Health Monitoring, Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202207742
Disediakan oleh Universitas Negeri Pennsylvania
Kutipan: Peningkatan, sensor medis penyembuhan diri merespons suhu, beradaptasi dengan kulit (2023, 19 April) diambil 19 April 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-04-self-healing-medical-sensor-temperature -skin.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.