30. März 2022 – Stellen Sie sich ein winziges, dehnbares, leuchtendes Pflaster an Ihrem Finger oder Arm vor, und Sie stellen sich den neuesten Fortschritt der tragbaren Technologie von Forschern der Stanford University vor.
Professoren der dortigen Ingenieurschule haben eine neue Art von Polymer oder synthetischem Kunststoffmaterial entwickelt, das leuchten kann. Sie verwendeten es, um ein flexibles Farbdisplay zu bauen, das dem ähnelt, was Sie auf jedem digitalen Bildschirm sehen würden. Aber im Gegensatz zu Ihrem Handy hält es, wenn es gedehnt oder gebeugt wird.
Die Entdeckung ist die neueste in einem Bestreben, „hautähnliche“ tragbare Elektronik zu bauen – dünne, flexible Geräte, die mehr Komfort und Genauigkeit versprechen als die starreren, sperrigeren Wearables von heute.
Im Gegensatz zu früheren Versuchen mit flexiblen Displays verliert dieses Modell nicht an Helligkeit, wenn es gedehnt wird. Sie können es an einen Arm oder Finger kleben und es reißt nicht, wenn Sie sich biegen oder beugen.
Die Ingenieure sagen, dass diese helle, dehnbare Technologie eines Tages viele neue Wege zur Verbesserung von Gesundheit und Fitness eröffnen könnte.
Anstatt beispielsweise einen klobigen Fitness-Tracker an Ihrem Handgelenk zu tragen, stellen Sie sich vor, Sie tragen ein Hautpflaster, das kontinuierlich Gesundheitsdaten wie Ihre Herzfrequenz überwacht, wobei das Display direkt auf dem Gerät angezeigt wird.
Noch futuristischer: Stellen Sie sich einen Telemedizintermin vor, bei dem ein Arzt Sie nicht nur sehen und hören kann, sondern auch Ihre Hautbeschaffenheit über ein flexibles Pflaster auf Probleme untersucht.
„Wenn wir näher an den menschlichen Körper herankommen, können wir mehr Informationen erhalten“, sagt Chemieingenieur Zhenan Bao, PhD, einer der Stanford-Forscher, die das neue Material entwickelt haben. Hautähnliche Wearables sind eine Möglichkeit, für alle Arten von Messungen näher heranzukommen.
Was können wir davon lernen, Licht in Hautnähe zu haben?
Drehen Sie eine Fitnessuhr um, die Ihre Herzfrequenz verfolgen kann, und Sie werden grüne blinkende Lichter auf ihrer Unterseite sehen.
Diese LEDs strahlen Licht durch die Haut, das dann zurück zur Uhr reflektiert wird. Die Uhr verwendet dann die Wellenlänge dieses reflektierten Lichts, um Dinge wie Ihren Puls oder den Sauerstoff in Ihrem Blut (auch Pulsox genannt) zu messen.
Für genaue Messwerte gilt: Je heller das Licht, desto besser. Forscher haben lange versucht, eine LED zu entwickeln, die weicher und flexibler ist als die heutige Technologie, aber sie standen vor drei großen Herausforderungen:
- Erstellen eines Materials, das flexibel genug ist, um sich zu dehnen, ohne zu brechen
- Generieren Sie ein Licht, das hell genug ist, um genaue Messwerte zu erfassen
- Erreichen eines Spannungspegels mit geringerem Risiko für die Stromversorgung des Lichts (Elektroschocks von Wearables sind nicht ideal.)
Dieses neue Stanford-Studie ist seit 3 Jahren in Arbeit. Darin beschreiben Bao und ihr Forschungsteam, wie sie diese Hindernisse überwunden und einen flexiblen Film entwickelt haben, der bei niedriger Spannung helles Licht erzeugt. Sie sagt, dass das Material Licht erzeugen kann, das mindestens doppelt so hell ist wie ein typisches Handy-Display.
Potenzielle zukünftige Gesundheitsanwendungen
Da zukünftige Versionen dieses leuchtenden Materials flexibler und langlebiger werden, könnten Geräte, die daraus hergestellt werden, Dinge messen, die tragbare Geräte heute nicht können, sagt Bao. Beispielsweise könnten das Atemgeräusch einer Person oder der Spiegel des Stresshormons Cortisol einen Kontext für gängige Messungen wie Änderungen der Herzfrequenz liefern und den Menschen helfen, zu verstehen, was sie bedeuten.
„Das Hinzufügen von Cortisol macht [a reading] präziser bestimmen, ob das, was man sieht, echter Stress ist oder nur eine Art Schwankung der Herzfrequenz“, sagt Bao.
Hautähnliche Displays und Sensoren könnten auch die Art und Weise verändern, wie wir Elektronik verwenden, sagt Bao. In der Telemedizin könnte eine Person beispielsweise die tragbare Folie auf eine zu untersuchende Körperstelle kleben. Das Wearable könnte dann eine dreidimensionale Schnittstelle erzeugen, die es dem Arzt ermöglicht, den Bereich aus der Ferne zu untersuchen.
Inzwischen laufen bereits weitere Studien. Bao sagt voraus, dass die medizinische und kommerzielle Nutzung in 5 Jahren möglich sein wird.
„Die Zukunft dieser dehnbaren Technologie wird zu Fortschritten in der Telemedizin führen, da sie Informationen in Echtzeit anzeigen kann“, sagt Bao. „Wenn wir sie wirklich hautähnlich machen können, dann sind die Möglichkeiten wirklich durch die eigene Vorstellungskraft begrenzt. Und das streben wir an.“