Un monitor cardíaco autoamplificado pegado a la piel

• Investigación Médica

Por Antonio Manuel02ShareFacebook Twitter Google+ WhatsApp Tumblr

Los científicos han desarrollado un sensor orgánico ultraflexible, amigable para los humanos, impulsado por la luz solar, que actúa como un monitor cardíaco autoamplificado.

Un monitor cardíaco autoamplificado pegado a la piel

Anteriormente, desarrollaron una célula fotovoltaica flexible que podría incorporarse a los textiles. En este estudio, integraron directamente un dispositivo sensorial, llamado transistor electroquímico orgánico, un tipo de dispositivo electrónico que se puede utilizar para medir una variedad de funciones biológicas, en una célula solar orgánica flexible. Al usarlo, fueron capaces de medir los latidos del corazón de las ratas y los humanos bajo condiciones de luz brillante.

Los dispositivos autoamplificados que se pueden ajustar directamente en la piel o el tejido humano tienen un gran potencial para aplicaciones médicas. Podrían usarse como sensores fisiológicos para la monitorización en tiempo real de la función cardíaca o cerebral en el cuerpo humano. Sin embargo, la realización práctica no ha sido práctica debido al volumen de las baterías y al suministro insuficiente de energía, o debido a la interferencia de ruido del suministro eléctrico, lo que impide la conformabilidad y el funcionamiento a largo plazo.

El requisito clave para tales dispositivos es un suministro de energía estable y adecuado. Un avance clave en este estudio, publicado en Nature, es el uso de una superficie de nanograve sobre los absorbentes de luz de la célula solar, lo que permite una alta eficiencia de conversión de la foto (PCE) y la independencia del ángulo de luz. Gracias a esto, los investigadores lograron un PCE del 10.5 por ciento y una relación de alta potencia por peso de 11.46 vatios por gramo, acercándose al “número mágico” del 15 por ciento que hará que la energía fotovoltaica orgánica sea competitiva con su base de silicio contrapartes. Demostraron una disminución de PCE de solo el 25 por ciento (de 9.82% a 7.33%) bajo la prueba de compresión repetitiva (900 ciclos) y una mayor ganancia de PCE del 45 por ciento en comparación con dispositivos sin rejilla bajo un ángulo de luz de 60 grados.

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Para demostrar una aplicación práctica, los dispositivos sensoriales llamados transistores electroquímicos orgánicos se integraron con células solares orgánicas en un sustrato ultrafino (1 μm), para permitir la detección autoamplificada de los latidos cardíacos en la piel o para registrar el electrocardiograma (ECG) señales directamente en el corazón de una rata. Descubrieron que el dispositivo funcionaba bien con un nivel de iluminación de 10,000 lux, que es equivalente a la luz que se ve cuando uno está a la sombra en un día claro y soleado, y experimentó menos ruido que dispositivos similares conectados a una batería, presumiblemente debido a la falta de cables eléctricos.

Según Kenjiro Fukuda del Centro RIKEN para Ciencia de la Materia Emergente, “este es un buen paso adelante en la búsqueda de dispositivos de monitoreo médico autoamplificados que puedan colocarse en el tejido humano. Hay algunas tareas importantes que quedan, como el desarrollo de dispositivos flexibles de almacenamiento de energía, y continuaremos colaborando con otros grupos para producir dispositivos prácticos. Es importante destacar que para los experimentos actuales trabajamos en la parte analógica de nuestro dispositivo, que alimenta el dispositivo y realiza la medición. También hay un dispositivo digital la porción basada en silicio, para la transmisión de datos, y el trabajo adicional en esa área también ayudará a que tales dispositivos sean prácticos “. La investigación fue llevada a cabo por RIKEN en colaboración con investigadores de la Universidad de Tokio.

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Fuente:

Materiales proporcionados por RIKEN.

Referencia de la revista:

Sungjun Park, Soo Won Heo, Wonryung Lee, Daishi Inoue, Zhi Jiang, Kilho Yu, Hiroaki Jinno, Daisuke Hashizume, Masaki Sekino, Tomoyuki Yokota, Kenjiro Fukuda, Keisuke Tajima, Takao Someya. Electrónica ultrarrápida autoamplificada mediante fotovoltaica orgánica con patrones de nanogranulación . Naturaleza , 2018; 561 (7724): 516 DOI: 10.1038 / s41586-018-0536-x

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