Pirmą kartą mokslininkai išrado skystą rašalą, kurį gydytojai gali atspausdinti ant paciento galvos odos, kad išmatuotų smegenų veiklą. Ši technologija buvo pristatyta gruodžio 2 d Ląstelių biomedžiagossiūlo daug žadančią alternatyvą sudėtingam procesui, šiuo metu naudojamam smegenų bangoms stebėti ir neurologinėms ligoms diagnozuoti. Jis taip pat gali pagerinti neinvazines smegenų ir kompiuterio sąsajos programas.
„Mūsų naujovės jutiklių dizaino, biologiškai suderinamo rašalo ir didelės spartos spausdinimo srityje atveria kelią būsimai elektroninių tatuiruočių jutiklių gamybai ant kūno, plačiai pritaikytam tiek klinikinėje aplinkoje, tiek už jos ribų“, – sako Nanshu Lu, bendraautorius korespondentas. Teksaso universitete Ostine.
Elektroencefalografija (EEG) yra svarbi priemonė diagnozuojant įvairias neurologines ligas, įskaitant traukulius, smegenų auglius, epilepsiją ir smegenų sužalojimus. Tradicinio EEG tyrimo metu technikai matuoja paciento galvos odą liniuotėmis ir pieštukais, pažymėdami daugiau nei tuziną dėmių, kuriose bus klijuojami elektrodai, kurie ilgais laidais yra prijungti prie duomenų rinkimo aparato, kad būtų galima stebėti paciento smegenų veiklą. Ši sąranka užima daug laiko ir sudėtinga, be to, ji gali būti nepatogu daugeliui pacientų, kuriems reikia valandų valandas atlikti EEG tyrimą.
Lu ir jos komanda pradėjo kurti mažus jutiklius, kurie seka kūno signalus iš žmogaus odos paviršiaus, technologiją, vadinamą elektroninėmis tatuiruotėmis arba e-tatuiruotėmis. Mokslininkai taikė elektronines tatuiruotes ant krūtinės, kad išmatuotų širdies veiklą, ant raumenų, kad išmatuotų jų nuovargį, ir net po pažastimis, kad išmatuotų prakaito komponentus.
Anksčiau elektroninės tatuiruotės dažniausiai buvo spausdinamos ant plono lipnios medžiagos sluoksnio prieš jas perkeliant ant odos, tačiau tai buvo veiksminga tik neplaukuotose vietose.
„Su plaukuota oda suderinamų medžiagų kūrimas buvo nuolatinis iššūkis elektroninių tatuiruočių technologijoje“, – sako Lu.
Norėdami tai įveikti, komanda sukūrė skysto rašalo tipą, pagamintą iš laidžių polimerų. Rašalas gali tekėti per plaukus, kad pasiektų galvos odą, o išdžiūvęs jis veikia kaip plonos plėvelės jutiklis, fiksuojantis smegenų veiklą per galvos odą.
Naudodami kompiuterinį algoritmą, mokslininkai gali suprojektuoti EEG elektrodų vietas paciento galvos odoje. Tada jie naudoja skaitmeniniu būdu valdomą rašalinį spausdintuvą, kad ant dėmių užpuršktų ploną e-tatuiruotės rašalo sluoksnį. Pasak mokslininkų, procesas yra greitas, nereikalauja kontakto ir nesukelia nepatogumų pacientams.
Komanda atspausdino elektroninės tatuiruotės elektrodus ant penkių trumpų plaukų dalyvių galvos. Jie taip pat pritvirtino įprastus EEG elektrodus šalia e-tatuiruočių. Komanda nustatė, kad elektroninės tatuiruotės buvo palyginti gerai aptiktos smegenų bangos su minimaliu triukšmu.
Po šešių valandų įprastų elektrodų gelis pradėjo džiūti. Daugiau nei trečdaliui šių elektrodų nepavyko paimti jokio signalo, nors dauguma likusių elektrodų kontaktavo su oda mažiau, todėl signalas buvo aptiktas ne taip tiksliai. Kita vertus, e-tatuiruotės elektrodai rodė stabilų ryšį mažiausiai 24 valandas.
Be to, mokslininkai pakoregavo rašalo formulę ir atspausdino el. tatuiruotės linijas, kurios nuo elektrodų nusidriekia iki galvos apačios, kad pakeistų laidus, naudojamus atliekant standartinį EEG testą.
„Šis pakeitimas leido spausdintiems laidams perduoti signalus, nepaimant naujų signalų“, – sako bendraautorius Ximinas He iš Kalifornijos universiteto Los Andžele.
Tada komanda pritvirtino daug trumpesnius fizinius laidus tarp tatuiruočių prie mažo įrenginio, renkančio smegenų bangų duomenis. Komanda teigė, kad ateityje jie planuoja į e-tatuiruotes įterpti belaidžius duomenų siųstuvus, kad būtų pasiektas visiškai belaidis EEG procesas.
„Mūsų tyrimas gali pakeisti neinvazinių smegenų ir kompiuterių sąsajos įrenginių kūrimo būdą“, – sako vienas iš autorių José Millán iš Teksaso universiteto Ostine.
Smegenų ir kompiuterio sąsajos įrenginiai registruoja smegenų veiklą, susijusią su funkcija, pvz., kalbą ar judesį, ir naudoja juos išoriniam įrenginiui valdyti nejudinant raumenų.
Šiuo metu šiuose įrenginiuose dažnai yra didelės ausinės, kurias sunku naudoti. El. tatuiruotės gali pakeisti išorinį įrenginį ir spausdinti elektroniką tiesiai ant paciento galvos, todėl smegenų ir kompiuterio sąsajos technologija tampa labiau prieinama, sako Millán.