간질 발작이 일어나기 전에 미리 방지할 수 있는 전자제품이 있다는 것을 상상해 보라. 또는 심장이 제대로 기능을 하면서 뛰고 있는지 몸에 놓을 수 있는 전자제품을 상상해 보라. 그러나 이러한 기기들은 아직 제대로 피부에서 동작하는지에 대한 문제를 해결하지 못하고 있다. 신체의 조직들은 부드럽고, 유연하지만 기존의 회로들은 지금까지 너무도 딱딱하고, 잘 부러지는 것이었다.
“우리는 실리콘, 웨이퍼 기반의 전자제품과 생물학적이며 세포와 같은 전자 제품들간의 갭을 연결할 수 있도록 노력하고 있다. 이것은 전자제품과 사람의 몸 사이에 존재하는 차이점을 실질적으로 모호하게 만드는 것이다.” 라고 Illinois대학의 재료과학자인 John Rogers가 말했다.
NSF의 지원에 따라서 그는 탄력이 있는 전자제품을 개발하고 있다. 이 혁신은 Rogers와 Northwestern대학의 엔지니어 Yonggang Huang이 몇 년 동안 공동으로 개발하였다. 그는 Rogers와 함께 골동으로 반구체 카메라 센서와 복잡한 모양을 가질 수 있는 다른 기기들을 만드는데 초기부터 협력하였다.
이것은 살아있는 세포에서 전기적 자극을 모니터하고 전달할 수 있는 실제 트위스트를 가진 회로이다. 탄력이 있느 전자제품은 작고, 웨이브가 있는 실리콘 구조로 구성되었으며, 사람 머리카락보다 더 얇은 회로가 포함되어 있다. 그리고 몸 속에서 구부릴 수 있고, 늘어날 수 있다. “피부가 움직이며, 재구성되어질 때, 이 회로는 복잡한 비침습적 방법으로 이러한 재구성을 만들 수 있다.” 라고 Rogers가 말했다. 그는 탄력이 있는 전자제품이 바이오 집적 의학기기라고 불리는 모든 영역을 새롭게 만들 수 있을 것을 바라고 있다.
Rogers가 “전자적 성공”이라고 말하는 한 가지 사례는 탄력이 있는 전자 제품들이 스타킹과 같은 토끼 심장 모델 주변을 둘러싸고 있는 것이다. “이것은 심장의 움직임을 수용할 수 있도록 디자인되었지만, 동시에 세포와 접촉할 수 있는 전자제품을 활성화할 수 있도록 해준다.” 라고 Rogers가 설명했다.
동물 모델을 사용하여 Rogers는 심장 세포에 전류를 투입하고 어떤 종류의 부정맥을 감지하여, 그것을 멈출 수 있는 기술을 개발하고 있다. 또한 Rogers는 동맥과 전기적 활동을 감지하기 위해 심방에 삽입할 수 있는 카테터의 프로토타입을 시연하였다. 그리고 이와 같은 유사한 치료방법을 제공하였다.
그는 이 기술이 어느 날 진단할 수 있는 임플란트 회로와 같은 기기를 선도할 수 있을 것으로 믿고 있다. 그래서 두뇌로 전류를 삽입하여 발작을 치료할 수도 있을 것으로 예상하고 있다.
이 기기는 발작이 발생하기 막 직전에 뇌파의 활동이 다르게 나타나는 것을 감지할 수 있으며, 자동으로 어떤 전기적 이상 징후를 알아내게 된다. 회로의 프로토타입은 일시적인 문신처럼 피부표면에 놓여져서 근육의 움직임, 심장의 활동 및 두뇌파를 감지할 수 있도록 테스트되어지고 있다. 프로토타입은 신체의 전기적인 활동 뿐만 아니라, 기존에 일반적으로 사용되고 있는 구부러지지 않는 전극들을 감지할 수 있다.
Rogers는 그들이 개발한 기기의 크기가 심장을 모니터링하고, 조산으로 태어난 아기들의 건강을 모니터하는 것과 같이 많은 중요한 일들을 할 것이라고 말했다. “이와 같이 표피 형태의 전자제품들이 완전히 비침습적이며, 보이지 않고도 조산으로 태어난 아기들을 모니터할 수 있는데 정말 가치있게 사용될 수 있을 것이다.” 라고 그가 말했다.