Light Emitting Diodes atau LED Fleksibel Untuk Aplikasi Biomedis

Tinuku
KeSimpulan.com - LED fleksibel untuk biomedis. Elektronik yang bendy dan tahan air dengan semikonduktor konvensional yang bisa ditanam dalam tubuh biologis.

Sebuah tim peneliti internasional telah menemukan cara untuk menanamkan emitter cahaya kecil dan sensor cahaya menjadi lebih elastis, bisa di bengkokkan, dan berwujud lembar twistable. Sistem fleksibel suatu hari nanti dapat digunakan sebagai sensor yang ditanam dalam proses biologi.

Banyak pendekatan untuk mengembangkan elektronik fleksibel dengan target emitter cahaya yang dikenal sebagai light-emitting diodes (LED) organik yang dapat dirakit dengan menggunakan elektrik polimer konduktif dan disimpan pada substrat plastik yang bisa ditekuk. Model konvensional yaitu teknologi LED anorganik yang lebih matang dengan manfaat yang berbeda, tetapi umumnya ditambatkan ke wafer semikonduktor yang membatasi elastisitas.

Sejumlah kelompok penelitian mengejar cara untuk membuat sirkuit elektronik yang bendy dan dapat melar. Tetapi sebagian besar dari upaya ini bergantung pada material baru, seperti karbon nanotube dikombinasikan dengan silikon atau suspensi nanopartikel konduktif yang dicetak langsung ke kain. Sejauh ini tidak ada yang dekat dengan aplikasi komersial.

Sebaliknya, John Rogers, materiolog dari University of Illinois di Urbana-Champaign dan rekannya yang melaporkan Oktober 17 di Nature Materials, menggunakan semiconductor gallium arsenide (GaAs) dan logam konvensional untuk dioda dan detektor. Meskipun material ini sangat rapuh, Rogers dan rekan kerjanya pada tahun lalu menjelaskan cara untuk membuat sirkuit elektronik yang fleksibel oleh stamping komponen GaAs berbasis film tipis ke plastik.

Rangkaian yang dihasilkan dapat dibengkokkan, dipelintir dan dibentang ke segala arah. Pengujian telah menunjukkan bahwa perilaku LED dan photodetectors tetap tidak berubah bahkan setelah sirkuit yang berulang kali membentang 75%. Para peneliti menjembatani kesenjangan antara LED organik dan anorganik dengan memanfaatkan cahaya elektronik konvensional dalam suatu sistem elastis dengan potensi biomedis.

"Aplikasi kami yang menarik sebagian besar antarmuka dengan tubuh manusia," kata John Rogers. Untuk beberapa aplikasi biologis, pencahayaan LED konvensional, kehandalan dan kesesuaian untuk implementasi tahan air membuatnya menjadi pilihan yang lebih menarik daripada LED organik.

Rogers dan koleganya mencetak array interlaced LED pada wafer kaku, kemudian dilarutkan di atas lapisan substrat untuk mencetak jaringan tipis LED yang dapat ditransfer ke bentuk lembaran, polimer fleksibel tahan air. "Kami lepas dari wafer hanya lapisan yang aktif," kata Rogers seperti proses stempel karet yang mengambil array LED seolah-olah tinta padat. Setiap LED dengan panjang 100 mikron (seukuran selebar rambut manusia) dan tebal 2,5 mikron (sepersejuta meter) dan terhubung ke swicht tetangga dengan sehelai serpentine yang dapat mengakomodasi deformasi peregangan dan puntiran.

Untuk demonstrasi para peneliti menempatkan array LED dengan sejumlah implementasi eksperimental. Mereka mengendapkan LED pada aluminium foil, daun pohon, maupun selembar kertas. Membungkus array di sekitar benang nilon dan diikat dalam simpul dan menekuk array LED dengan substrat polimer atau meregang di ujung pensil atau kepala kapas.

Para peneliti juga mengintegrasi sensor cahaya berdampingan dengan LED dan tertanam di ujung jari sarung tangan vinyl. Seperti sarung tangan tertarik lebih dekat ke permukaan, sensor cahaya semakin lebih terpancar dari LED yang menghasilkan semacam sensor jarak yang dapat digunakan untuk memandu tangan seorang ahli bedah selama prosedur atau membentuk sistem sensor buatan untuk robot.

Tetapi pada akhirnya penggunaan array LED paling menarik untuk perangkat implan biomedis. "Anda dapat membangun sistem yang sangat alami dintegrasikan dengan jaringan tubuh manusia karena sistem ini fleksibel dan lunak," kata Rogers.

Optik, pengukuran spektroskopi jaringan membuat dokter selalu waspada untuk keberadaan dan lokasi infeksi setelah prosedur pembedahan. "Pemberian obat photoactivated adalah bidang lain yang kami rasa LED dapat bermanfaat," kata Rogers. Sebagai demonstrasi, para peneliti membangun jahitan pemancar cahaya dan lembar implan LED diuji in vivo pada tikus laboratorium yang dibius.

Paul Calvert, materiolog dari University of Massachusetts di Dartmouth yang telah mempelajari aplikasi elektronik pada tekstil, mengatakan bahwa ada sedikit ilmu baru di sirkuit karet. Namun ia mencatat bahwa mereka bisa menemukan relevansi lebih dalam, misalnya, pengujian medis dari kadar oksigen darah dengan mengukur spektrum cahaya yang ditransmisikan dalam tubuh. "Demonstrasi yang mengesankan dan mereka akan menetapkan banyak orang bertanya-tanya tentang penggunaan yang mirip untuk aplikasi tertentu," kata Calvert.

Brian Derby, materiolog dari University of Manchester, Inggris, sependapat bahwa ini terobosan ilmiah dari suatu prestasi teknis. Namun, ia melihat suatu kelemahan penggunaan interkoneksi kabel dalam regangan mekanis membuat kepadatan perangkat rendah. "Jarak besar dari LED atau foto detektor akan mengarah pada rentang yang membatasi aplikasi, tidak menampilkan fleksibilitas sesungguhnya," kata Derby.

Seorang peneliti di bidang teknik biomedis di mana perusahaannya telah bekerja sama dengan para peneliti mengatakan tidak akan segera menggunakan array elektronik tahan deformasi. "Kami ingin elektronik fleksibel," kata Georgios Bertos, insinyur di Baxter Healthcare Corporation. Tetapi ini adalah teknologi baru, "dan saya berpikir aplikasi belum muncul saat ini," kata Bertos, di mana sistem berdasarkan penelitian baru mungkin butuh 5 sampai 10 tahun untuk diimplementasi.

"Saya pikir kita akan berkolaborasi lebih jauh" dengan tim Rogers untuk membuat teknologi pada pasar yang lebih spesifik, kata Bertos yang mencatat bahwa kepraktisan perangkat membutuhkan menyesuaikan untuk digunakan di mana implantabilitas cukup memberikan manfaat lebih dari perangkat eksternal tradisional dengan biaya tambah dan komplikasi. "Anda harus menemukan aplikasi di mana Anda tidak bisa hidup tanpa terintegrasi dalam tubuh. Kalau itu hanyalah teknologi yang seksi dan keren, tetapi mungkin tidak diperlukan untuk aplikasi tertentu," kata Bertos.
  1. Rak-Hwan Kim, Dae-Hyeong Kim, Jianliang Xiao, Bong Hoon Kim, Sang-Il Park, Bruce Panilaitis, Roozbeh Ghaffari, Jimin Yao, Ming Li, Zhuangjian Liu, Viktor Malyarchuk, Dae Gon Kim, An-Phong Le, Ralph G. Nuzzo, David L. Kaplan, Fiorenzo G. Omenetto, Yonggang Huang, Zhan Kang, and John A. Rogers. Waterproof AlInGaP optoelectronics on stretchable substrates with applications in biomedicine and robotics, Nature Materials, 17 October 2010, DOI:10.1038/nmat2879
  2. Jon Cartwright, Nature, DOI:10.1038/news.2010.545
  3. Sang-Il Park, Yujie Xiong, Rak-Hwan Kim, Paulius Elvikis, Matthew Meitl, Dae-Hyeong Kim, Jian Wu, Jongseung Yoon, Chang-Jae Yu, Zhuangjian Liu, Yonggang Huang, Keh-chih Hwang, Placid Ferreira, Xiuling Li, Kent Choquette, John A. Rogers. Printed Assemblies of Inorganic Light-Emitting Diodes for Deformable and Semitransparent Displays, Science 21 August 2009, Vol.325. no.5943, pp.977-981, DOI:10.1126/science.1175690
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment