Cek Jantung Otomatis dengan Transistor Elektrokimia

Alat ini sejenis perangkat elektronik yang dapat digunakan untuk mengukur berbagai fungsi biologis, menjadi sel surya organik yang fleksibel.

Para ilmuwan telah mengembangkan sensor organik ultra-fleksibel yang ramah terhadap manusia. Perangkat ini mampu berkerja dengan dukungan sinar matahari.

Perangkat fleksibel yang dapat diaplikasikan pada jari ini dapat bertindak sebagai monitor jantung "mandiri". Monitor ini mampu mengisi daya baterainya sendiri dengan bantuan sinar matahari.

Temuan ini pada dasarnya merupakan pengembangan dari temuan para ilmuan sebelumnya. Sebelumnya, para peneliti ini mengembangkan sel fotovoltaik yang fleksibel yang dapat dimasukkan ke dalam tekstil.

Sementara dalam studi kali ini, para ilmuwan ini secara langsung mengintegrasikan perangkat sensorik, yang disebut sebagai organic electrochemical transistor atau transistor elektrokimia organik. Alat itu sejenis perangkat elektronik yang dapat digunakan untuk mengukur berbagai fungsi biologis - menjadi sel surya organik yang fleksibel.

Dalam proses pengujian dan penggunaannya, perangkat temuan para ilmuwan ini dapat dipakai untuk mengukur detak jantung tikus. Termasuk juga detak jantung pada manusia. Hanya saja kerja perangkat harus di bawah kondisi cahaya terang untuk mengaktifkan kinerja perangkat.

Sebuah perangkat "mandiri" dengan tenaga sendiri yang dapat langsung dipasang di kulit atau jaringan manusia memiliki potensi besar untuk aplikasi dalam dunia medis. Perangkat jenis ini dapat digunakan sebagai sensor fisiologis untuk pemantauan fungsi jantung atau otak secara real-time dalam tubuh manusia.

Namun, realisasi praktis tidak praktis. Hal ini disebabkan karena jumlah baterai yang membengkak dan pasokan listrik yang tidak mencukupi, atau karena gangguan kebisingan dari pasokan listrik, menghambat penyesuaian dan pengoperasian dalam jangka panjang.

Persyaratan utama untuk perangkat tersebut adalah pasokan energi yang stabil dan memadai. Sebuah kemajuan kunci dalam penelitian ini adalah penggunaan permukaan nano-kisi pada peredam cahaya dari sel surya. Hal ini memungkinkan untuk photo-conversion efficiency (PCE) atau efisiensi foto-konversi dan kemandirian sudut cahaya yang tinggi. Temuan ini sendiri di terbitkan dalam Nature.

Berkat kemajuan teknologi di atas, para peneliti mampu mencapai PCE 10,5 persen dan rasio daya-per-berat tinggi 11,46 watt per gram, mendekati "angka ajaib" sebesar 15 persen yang akan membuat fotovoltaik organik kompetitif dengan berbasis silikon mereka.

Perangkat sejenis atau rerupa mereka menunjukkan penurunan PCE hanya 25 persen (dari 9,82 persen menjadi 7,33 persen) di bawah uji kompresi berulang (900 siklus) dan peningkatan PCE yang lebih tinggi sebesar 45 persen dibandingkan dengan perangkat non-grating di bawah sudut cahaya 60 derajat.

Untuk mendemonstrasikan aplikasi praktis dari perangkat ini, perangkat sensorik yang disebut transistor elektrokimia organik ini diintegrasikan dengan sel surya organik pada substrat ultra-tipis. Ini untuk memungkinkan deteksi detak jantung yang berdenyut sendiri baik pada kulit atau untuk merekam elektrokardiografi (ECG) sinyal langsung pada jantung tikus.

Para peneliti menemukan bahwa perangkat yang mereka kembangkan ini bekerja dengan baik pada tingkat pencahayaan 10.000 lux, yakni setara dengan cahaya yang terlihat ketika seseorang berada di tempat teduh pada hari yang cerah. Perangkat juga mengalami lebih sedikit noise jika dibandingkan dengan perangkat sejenis yang terhubung ke baterai. Lebih sedikitnya noise ini kemungkinan karena kurangnya kabel listrik pada perangkat baru tersebut.

Menurut Kenjiro Fukuda dari RIKEN Center for Emergent Matter Science, "Ini adalah langkah maju yang bagus dalam upaya untuk membuat perangkat pemantauan medis mandiri yang dapat ditempatkan pada jaringan manusia.," kata Fukuda.

Meski demikian masih ada beberapa tugas penting, seperti pengembangan perangkat penyimpanan daya fleksibel. Fukuda dan timnya akan terus berkolaborasi dengan tim ilmuan lainnya untuk memproduksi perangkat yang praktis.

"Yang penting, untuk eksperimen saat ini kami bekerja pada bagian analog perangkat kami, yang menggerakkan perangkat dan melakukan pengukuran. Ada juga digital bagian berbasis silikon, untuk transmisi data, dan pekerjaan lebih lanjut di area itu juga akan membantu membuat perangkat semacam itu praktis," tambah Fukuda. Penelitian ini sendiri melibatkan sejumlah peneliti di RIKEN dan peneliti dari Universitas Tokyo. nik/berbagai sumber/E-6