Doktoři umí natisknout biosenzory přímo na kůži

TLDR: Mezinárodní tým přišel s metodou tisku tištěných spojů na kůži při nízké teplotě. Výsledné senzory pak dovedou měřit přesně a kontinuálně vlhkost kůže, okysličení krve, srdeční tep nebo tělesnou teplotu. Studie tu.

Internety, kam se podíváš

Nová studie vylepšila dosavadní možnosti 3D tisku elektroniky na kůži! Ale namísto toho, aby podobná sranda sloužila ke kyberpunkovým radovánkám, využití snad časem najde v medicíně.

Z nositelných technologií a „internetu věcí“ se každopádně v poslední době stává nový módní trend. Už nestačí mít v kapse chytrý telefon, mnohým z nás už zdobí zápěstí i chytré hodinky a někteří se na nás dívají přes chytré brýle. Takové chytré hodinky už neukazují pouze čas a datum. Umí přijímat zprávy a hovory, surfovat po internetu, ale také měřit váš srdeční tep, kvalitu spánku nebo tělesnou teplotu.

Právě o tuto funkci se zajímají lékaři a vědci – nositelná technologie by jim totiž mohla poskytnout cenná data o pacientech. A s tím by mohl pomoci výzkum mezinárodního týmu vědců, kteří vyvinuli způsob tisknutí elektronických senzorů přímo na kůži.

Lékaři často potřebují u pacientů dlouhodobě měřit krevní tlak, srdeční tep, teplotu, nebo okysličení krve. Současné přístroje a senzory, které toto dovedou, jsou ale často nemotorné a nepohodlné a chytré hodinky, ač toho umí hodně, zatím na tento úkol nestačí. V posledních letech se začíná rozvíjet tzv. měkká elektronika – tedy elektrické senzory a obvody, které jsou například zabudované přímo do tkaniny. Taková elektronika je mnohem více „user-friendly“ a pacienta neomezuje ani při dlouhodobém nošení.

Mezinárodní tým vědců, které vede Huanyu „Larry“ Cheng, již v minulosti vyvinul právě ohebné a odolné obvody tištěné na látku, které mohou být součástí například trička nebo spodního prádla. Nyní se ale rozhodli přeskočit prostředníka a tisknout ohebné elektronické obvody přímo na lidskou kůži.

A to už jako nějaký ten kyberpunk začíná znít

Otázka je, jaký kyberpunk to bude. Zdroj: English Russia/raptorok

Elektronický inkoust

Tištěné obvody se často tvoří buď technikou litografie, nebo tzv. sintrováním. Při sintrování dochází ke spojování zrnek kovu do jednolité vrstvy vlivem tepla. Při tradičním sintrování tištěných obvodů ale teploty přesahují 100 °C a to není úplně ideální pro použití na člověka.

Nyní však vědci vyvinuli techniku, která umožňuje tisknout ohebné spoje při pokojové teplotě dočasně. Jako „inkoust“ těchto tištěných spojů slouží směs polyvinylalkoholu (který je součástí například pleťových masek), uhličitanu vápenatého, nanočástic stříbra a vody. Tuto směs lze tisknout přímo na kůži a po usušení vytvoří tenký, ale odolný film, který vede elektrický signál.

tak vznikl senzor, kterým Chengův tým dovede měřit přesně a kontinuálně vlhkost kůže, okysličení krve, srdeční tep, nebo tělesnou teplotu. Senzory natištěné na kůži jsou odolné a vydrží i týden. Lze je i relativně snadno odstranit teplou vodou a to bez jakéhokoliv poškození kůže. A co víc, tyhle ohebné senzory jsou recyklovatelné, jelikož po jejich odstranění je lze rozpustit a znovu natisknout na někoho jiného.

Senzory a obvody natištěné přímo na kůži.
Zdroj: Zhang et. al, 2020

Chytrá trička?

Tisk ohebných elektronických senzorů přímo na kůži může najít ohromné uplatnění zejména v oblasti medicíny. Pokud se tato technologie osvědčí, bude snad za pár let normou, že přijdete k doktorovi a on vám na ruku natiskne senzor, který bude například do vašeho chytrého telefonu posílat týden data o vašem zdravotním stavu. Pacienti v nemocnici by také mohli místo napojení na velké nemotorné přístroje s celou řadou elektrod mít jen několik senzorů natištěných na kůži.

Samozřejmě, je nasnadě, že tisknutí senzorů na kůži bude muset být prozkoumáno i stran potenciálních zdravotních rizik – nikdo neplánuje, že se s tímhle tiskem začne ve velkém už pozítří, jen klid. Ačkoliv momentálně se nezdá být reálné, že by podobné senzory mohly (zvláště uvážíme-li jejich dočasnou povahu) nést nějaká rizika, více poví až další studie. Co se pak týče konspirací ohledně „čipování lidí“… Tady platí totéž, co u jiných témat o sledování: pokud používáme Facebook, Instagram nebo YouTube, korporace o vás stejně ví vše podstatné už fčil. Nicméně, tím nechci bagatelizovat rizika ohledně dlouhodobého sběru (a rizika úniků) podobných dat! To je však téma na jiné dlouhé povídání…

Měkká a nositelná elektronika by se tak mohla brzy stát součástí i běžného každodenního života. Tyto ohebné elektronické součástky možná budou běžnou součástí našeho oblečení. Například vaše tričko bude 24 hodin denně 7 dní v týdnu sbírat data o našem zdravotním stavu, a přes chytrý telefon (nebo chytré hodinky, brýle, či přímo čipy v hlavě) je posílat našemu lékaři. Nejsem si jist, zda je to spíše utopie nebo dystopie, ale rozhodně už to není jenom vzdálené sci-fi.

[Svatopluk Skoupý]

Dějou se úžasný věci. Jenom se lidi mnohdy neshodnou, jestli jsou tak úžasný:

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze

Reklama