В рамках первой в своем роде разработки исследователи создали жидкие чернила, которые можно наносить на кожу головы пациента для мониторинга мозговой активности в режиме реального времени.

Эта техника может быть использована для мониторинга мозговых волн и неврологической диагностики. Кроме того, она может проложить путь к созданию более совершенных интерфейсов мозг-компьютер.

Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Biomaterials.

Наши инновации в области дизайна датчиков, биосовместимых чернил и высокоскоростной печати открывают путь к производству датчиков электронных татуировок на теле, которые могут найти широкое применение как в клинических условиях, так и за их пределами, — говорит Наншу Лу, соавтор статьи из Техасского университета в Остине.

Жидкие чернила для электронных татуировок

ЭЭГ широко используется для диагностики неврологических заболеваний, таких как судороги, опухоли мозга и эпилепсия. Однако традиционные тесты ЭЭГ требуют много времени и неудобны.

Они включают в себя размещение многочисленных электродов на коже головы с помощью линейки и карандашей. Кроме того, эти электроды подключаются к аппарату с помощью длинных проводов, что ограничивает движения пациента.

Поэтому потенциальной альтернативой могут стать электронные татуировки.

Электронные татуировки — это «маленькие датчики», которые приклеиваются к коже. Они могут использоваться для определения различных функций организма, таких как частота сердечных сокращений, мышечная активность и температура кожи.

Исследователи разработали новые жидкие чернила из проводящих полимеров. Интересно, что эти чернила могут проникать в волосы и прилипать к коже головы, образуя тонкопленочный датчик, который может определять активность мозга.

В этом исследовании для проектирования расположения электродов ЭЭГ на коже головы использовался компьютерный алгоритм. Затем цифровой струйный принтер нанес тонкий слой жидких чернил на эти места, создав электронные татуировки. Этот процесс быстрый, бесконтактный и безболезненный.

Испытания показали хорошие результаты

Для тестирования электронных татуировок были набраны пять участников с короткими волосами. Каждому участнику на кожу головы наносились как электронные татуировки, так и традиционные электроды ЭЭГ.

Электронные татуировки оказались столь же хороши, как и традиционные электроды, в обнаружении мозговых волн. Более того, эта техника была гораздо тише в процессе работы.

В то время как традиционные электроды начинали отказывать уже через шесть часов, электронные татуировки продолжали работать в течение целого дня.

Как сообщается в пресс-релизе, новые электронные татуировки на основе жидких чернил сохраняли стабильную связь до 24 часов.

Исследователи изменили формулу чернил, чтобы создать проводящие линии, которые можно было нанести на кожу головы. Эти линии, соединенные с электродами электронных татуировок, служат заменой традиционным проводам, используемым в ЭЭГ-тестах.

Кроме того, электронные татуировки были подключены к небольшому устройству с помощью коротких проводов для передачи данных о мозговых волнах. Команда планирует усовершенствовать технологию, встроив в электронные татуировки беспроводные передатчики, что позволит осуществлять полностью беспроводной мониторинг ЭЭГ.

Наше исследование потенциально может произвести революцию в разработке неинвазивных устройств для взаимодействия мозга и компьютера, — сказал Хосе Миллан, соавтор исследования из Техасского университета в Остине.

Электронные татуировки могут заменить внешнее устройство и нанести электронику непосредственно на голову пациента, что сделает технологию интерфейса мозг-компьютер более доступной.

Ранее ученые уже создавали электронные тату для диагностики и мониторинга.