Senzorii medicali se transformă în picturi pe piele: cerneala care îți citește inima și creierul

Un desen colorat, pictat pe mână asemenea unui tatuaj temporar, ar putea monitoriza inima, mușchii sau activitatea creierului. Cercetătorii de la Penn State au creat o cerneală conductoare care poate fi aplicată direct pe piele. După uscare, aceasta funcționează ca un electrod medical.

Sistemul poate fi personalizat în aproape orice culoare sau formă. Poate arăta ca un rechin, o vulpe, un curcubeu ori un personaj de desene animate. Dincolo de aspectul distractiv, tehnologia poate înregistra semnale ECG, EEG și EMG. Cercetătorii cred că ar putea fi folosită inclusiv pentru identificarea timpurie a unor probleme cardiace sau pentru controlarea protezelor robotice.

De ce senzorii obișnuiți nu sunt întotdeauna preciși

Dispozitivele medicale purtabile folosesc electrozi pentru a capta semnalele electrice produse de corp. ECG-ul urmărește activitatea inimii. EEG-ul înregistrează semnalele cerebrale. EMG-ul măsoară activitatea și contracțiile mușchilor.

Electrozii clasici sunt fabricați, de regulă, din materiale metalice rigide. Aceștia pot oferi măsurători stabile atunci când pacientul nu se mișcă. Problemele apar în timpul exercițiilor sau al activităților zilnice. Transpirația, firele de păr și mișcarea pielii pot afecta contactul.

Vezi și:

Nicușor Dan și Mirabela Grădinaru, primiți la Palatul Élysée de Emmanuel Macron. De ce vizita de la Paris contează enorm pentru România. Foto

Unele soluții experimentale folosesc hidrogel. Materialul este moale și se poate adapta mai bine corpului. Totuși, hidrogelul se deshidratează în timp. Își pierde elasticitatea și începe să se desprindă. Problema a apărut și în cazul altor senzori imprimați direct pe piele, dezvoltați pentru monitorizarea biometrică.

Cerneala se comportă ca o vopsea pentru față

Echipa condusă de profesorul Larry Cheng a amestecat mai multe tipuri de polimeri cu aditivi acizi și apă. A rezultat o cerneală cu o consistență apropiată de cea a lipiciului. Materialul poate fi întins pe piele cu o pensulă.

Cerneala se usucă în mai puțin de zece minute. Procesul poate fi grăbit cu un uscător de păr obișnuit. La început, materialul este aproape transparent. Cercetătorii pot adăuga coloranți alimentari pentru a obține nuanțe diferite.

Vezi și:

Cât de des trebuie spălată lenjeria de pat vara. Puţini procedează aşa, însă îşi pun sănătatea în pericol

Cum apare șocul termic și de ce poate duce la înec chiar și în cazul unei persoane sănătoase

Spre deosebire de un senzor fabricat în laborator și lipit ulterior pe corp, cerneala urmează direct textura pielii. Nu mai rămâne același spațiu de aer între electrod și corp. Contactul mai apropiat poate îmbunătăți calitatea semnalului înregistrat.

Ideea amintește de proiectele de tip e-tatuaj care citește activitatea creierului. Diferența importantă este că noul material nu trebuie implantat. Poate fi spălat și aplicat din nou.

Senzorul a rezistat inclusiv în timpul exercițiilor

Pentru conectarea desenului la sistemul electronic, o parte a electrodului este aplicată peste un material textil poros, realizat cu argint. Cerneala pătrunde în țesătură și se întărește. Modulul electronic este apoi prins de această zonă și fixat sub haine.

Informațiile colectate sunt transmise către un computer prin Bluetooth. Materialul poros lasă transpirația și firele de păr să treacă mai ușor. În același timp, electrozii se pot întinde la peste 150% din dimensiunea inițială fără să se rupă.

Într-un experiment, senzorii au înregistrat activitatea cardiacă a unei persoane timp de 12 ore. Aceasta și-a continuat activitățile obișnuite. Într-un alt test, electrozii au rămas fixați și au oferit măsurători corecte în timpul exercițiilor fizice.

Cercetătorii au urmărit și semnalele musculare din antebrațul unui participant. Datele au fost trimise către o mână bionică dotată cu senzori. Persoana a reușit astfel să controleze proteza robotică prin activitatea mușchilor, fără să atingă direct dispozitivul.

Tehnologia ar putea fi utilă în special copiilor

Electrozii pot fi îndepărtați prin spălare. Ulterior, un nou desen poate fi realizat cu aceeași cerneală. O singură sticlă ar putea conține suficient material pentru mai multe aplicări, desfășurate pe parcursul câtorva zile sau chiar al unei săptămâni.

Modulul electronic ar putea fi reutilizat. Electrozii pictați ar rămâne partea ieftină și consumabilă a sistemului. Această structură ar putea reduce costurile și ar putea simplifica monitorizarea pacienților în afara spitalului.

Desenele personalizate ar putea fi utile mai ales în pediatrie. Un copil ar putea accepta mai ușor un senzor care arată ca un animal sau ca un supererou. Procedura ar deveni mai puțin intimidantă și mai apropiată de o sesiune de pictat decât de o investigație medicală.

Echipa vrea să dezvolte în continuare materialul. Cercetătorii speră ca viitoarele versiuni să poată identifica și biomarkeri precum cortizolul sau glucoza. Tehnologia se află însă în etapa de cercetare. Universitatea a depus deocamdată o cerere provizorie de brevet.

CATL construiește peste 200 de stații de schimbare a bateriei pe lună. China vrea să transforme alimentarea EV într-o oprire de cinci minute