В Penn State создали «электронные татуировки» из проводящих чернил

Что произошло

Исследователи из Pennsylvania State University представили проводящие чернила, которые можно рисовать прямо на коже в цветных индивидуальных дизайнах. После высыхания они работают как электрод для биомониторинга.

Разработка получила сокращенное название WE-PPD. По описанию команды, такие датчики можно делать в разных формах и цветах, включая рисунки животных и персонажей.

Как устроены чернила

Команда смешала несколько типов полимеров и кислотные добавки в водном растворе этанола и поливинилового спирта. Электропроводность обеспечивал PEDOT:PSS, а DBSA также выступал пластификатором и придавал чернилам гибкость.

Так как чернила заполняют контуры кожи, получившийся электрод обеспечивает высокий контакт с кожей и, по утверждению авторов, улучшает запись сигнала. Его также можно включать в пористую серебряную структуру и интегрировать с жесткими устройствами.

Зачем это нужно

Обычные e-tattoos существуют уже более десяти лет и позволяют проводить электрические измерения, а также измерять температуру и деформацию с помощью ультратонких полимеров со встроенными элементами схем.

Но у таких систем есть ограничения: они хуже работают на изогнутых или волосистых поверхностях и требуют индивидуального размещения электродов для покрытия больших участков. Кроме того, пот и волосы могут снижать точность записи биосигналов, а готовые коммерческие электроды при наложении на кожу создают воздушный зазор, ослабляющий показания.

Что показали испытания

В лаборатории нарисованные датчики проверяли на людях: они отслеживали сердечную активность во время бега на дорожке и поднятия тяжестей, распознавали жесты для управления протезной роботизированной рукой и регистрировали EEG через волосы во время повседневной активности одного из соавторов.

Авторы сообщили, что нарисованные электроды растягивались до 170% до разрушения, имели значительно более высокую паропроницаемость, чем стандартные медицинские пленки, и не вызывали раздражения кожи при длительном использовании.

Команда подала предварительную патентную заявку на проводящие чернила. При этом для клинического применения еще требуется комплексная оценка безопасности; отдельной проблемой названы нагрев, вызванный радиочастотным излучением, и совместимость с MRI.