Een hypoallergene elektronische sensor kan een week lang ononderbroken op de huid worden gedragen zonder ongemak, en is zo licht en dun dat gebruikers vergeten dat ze hem zelfs aan hebben, zegt een Japanse groep wetenschappers. De elastische elektrode gemaakt van ademend gaas op nanoschaal is veelbelovend voor de ontwikkeling van niet-invasieve e-skin-apparaten die de gezondheid van een persoon gedurende een lange periode continu kunnen bewaken.

Draagbare elektronica die de hartslag en andere vitale gezondheidssignalen bewaakt, heeft de afgelopen jaren vooruitgang geboekt, met gadgets van de volgende generatie die lichtgewicht, zeer elastische materialen die direct op de huid worden bevestigd voor meer gevoelige, nauwkeurige metingen. Echter, hoewel de ultradunne films en rubberen vellen die in deze apparaten worden gebruikt, goed aan de huid hechten en zich aanpassen, hun gebrek aan ademend vermogen wordt als onveilig beschouwd voor langdurig gebruik:dermatologische tests tonen de fijne, rekbare materialen voorkomen zweten en blokkeren de luchtstroom rond de huid, irritatie en ontsteking veroorzaken, wat uiteindelijk zou kunnen leiden tot blijvende fysiologische en psychologische effecten.

"We hebben geleerd dat apparaten die een week of langer kunnen worden gedragen voor continue monitoring nodig waren voor praktisch gebruik in medische en sporttoepassingen, ", zegt professor Takao Someya van de Graduate School of Engineering van de Universiteit van Tokyo, wiens onderzoeksgroep eerder een pleister op de huid had ontwikkeld die zuurstof in bloed meet.

In het huidige onderzoek is de groep ontwikkelde een elektrode gemaakt van mazen op nanoschaal die een in water oplosbaar polymeer bevatten, polyvinylalcohol (PVA), en een goudlaag - materialen die als veilig en biologisch verenigbaar met het lichaam worden beschouwd. Het apparaat kan worden aangebracht door een kleine hoeveelheid water te sproeien, die de PVA-nanovezels oplost en ervoor zorgt dat het gemakkelijk aan de huid blijft kleven - het past zich naadloos aan de kromlijnige oppervlakken van de menselijke huid aan, zoals zweetporiën en de ribbels van het vingerafdrukpatroon van een wijsvinger.

De onderzoekers voerden vervolgens een huidpleistertest uit bij 20 proefpersonen en ontdekten geen ontsteking op de huid van de deelnemers nadat ze het apparaat een week hadden gedragen. De groep evalueerde ook de permeabiliteit, met waterdamp, van de nanomesh-geleider - samen met die van andere substraten zoals ultradunne plastic folie en een dunne rubberen laag - en ontdekte dat de poreuze maasstructuur een superieure gasdoorlaatbaarheid vertoonde in vergelijking met die van de andere materialen.

Verder, de wetenschappers bewezen de mechanische duurzaamheid van het apparaat door herhaaldelijk te buigen en uit te rekken, meer dan 10, 000 keer, van een geleider bevestigd aan de wijsvinger; ze stelden ook zijn betrouwbaarheid vast als een elektrode voor elektromyogram-opnames wanneer de aflezingen van de elektrische activiteit van spieren vergelijkbaar waren met die verkregen door conventionele gelelektroden.

"Het wordt mogelijk om de vitale functies van patiënten te controleren zonder stress of ongemak te veroorzaken, " zegt Someya over de toekomstige implicaties van het onderzoek van het team. Naast verpleegkundige zorg en medische toepassingen, het nieuwe apparaat belooft continue, nauwkeurige monitoring van de fysiologische signalen en lichaamsbewegingen van atleten zonder hun training of prestaties te belemmeren.