En allergivänlig elektronisk sensor kan bäras på huden kontinuerligt i en vecka utan obehag, och är så lätt och tunn att användarna glömmer att de ens har den på, säger en japansk grupp forskare. Den elastiska elektroden som är konstruerad av andningsbara nanoskaliga nät lovar utvecklingen av icke-invasiva e-skin-enheter som kan övervaka en persons hälsa kontinuerligt under en lång period.

Bärbar elektronik som övervakar hjärtfrekvens och andra vitala hälsosignaler har gjort framsteg de senaste åren, med nästa generations prylar som använder lätta, mycket elastiska material fästa direkt på huden för mer känslig, exakta mått. Dock, även om de ultratunna filmerna och gummidukarna som används i dessa enheter fäster och formar sig väl mot huden, deras bristande andningsförmåga anses vara osäker för långvarig användning:dermatologiska tester visar böterna, töjbara material förhindrar svettning och blockerar luftflödet runt huden, orsakar irritation och inflammation, vilket i slutändan kan leda till bestående fysiologiska och psykologiska effekter.

"Vi lärde oss att enheter som kan bäras i en vecka eller längre för kontinuerlig övervakning behövdes för praktisk användning i medicinska och sportapplikationer, " säger professor Takao Someya vid University of Tokyos Graduate School of Engineering vars forskargrupp tidigare hade utvecklat ett plåster på huden som mätte syre i blodet.

I den aktuella forskningen, gruppen utvecklade en elektrod konstruerad av nanoskaliga nät innehållande en vattenlöslig polymer, polyvinylalkohol (PVA), och ett guldlager - material som anses vara säkra och biologiskt kompatibla med kroppen. Enheten kan appliceras genom att spraya en liten mängd vatten, som löser upp PVA-nanofibrerna och gör att de lätt fastnar på huden – den anpassade sig sömlöst till kurvlinjära ytor på mänsklig hud, som svettporer och åsarna på ett pekfingers fingeravtrycksmönster.

Forskarna genomförde sedan ett hudplåstertest på 20 försökspersoner och upptäckte ingen inflammation på deltagarnas hud efter att de hade burit enheten i en vecka. Gruppen utvärderade också permeabiliteten, med vattenånga, av nanomesh-ledaren - tillsammans med de för andra substrat som ultratunn plastfolie och en tunn gummiduk - och fann att dess porösa nätstruktur uppvisade överlägsen gaspermeabilitet jämfört med de andra materialen.

Vidare, forskarna bevisade enhetens mekaniska hållbarhet genom upprepad böjning och sträckning, överstiger 10, 000 gånger, av en ledare fäst på pekfingret; de etablerade också dess tillförlitlighet som en elektrod för elektromyograminspelningar när dess avläsningar av musklernas elektriska aktivitet var jämförbara med de som erhölls genom konventionella gelelektroder.

"Det kommer att bli möjligt att övervaka patienternas vitala tecken utan att orsaka stress eller obehag, " säger Someya om de framtida konsekvenserna av teamets forskning. Förutom omvårdnad och medicinska tillämpningar, den nya enheten lovar att möjliggöra kontinuerlig, exakt övervakning av idrottares fysiologiska signaler och kroppsliga rörelser utan att hindra deras träning eller prestation.