Измерение сигнала мозга с использованием татуированных электродов

В 2015 году Франческо Греко, руководитель лаборатории прикладных материалов для печатной и мягкой электроники (LAMPSe) в Институте физики твердого тела при Технологическом университете Граца, совместно с итальянскими учеными разработал так называемые электроды для татуировки.

Это проводящие полимеры, которые печатаются с помощью струйного принтера на стандартной татуировочной бумаге, а затем приклеиваются к коже, как переносчики для измерения сердечной или мышечной активности.

Этот тип электрода, оптимизированный в 2018 году, открыл совершенно новые пути в электрофизиологических исследованиях, таких как электрокардиография (ЭКГ) или электромиография (ЭМГ). Благодаря толщине от 700 до 800 нанометров, которая примерно в 100 раз тоньше человеческого волоса, татуировки адаптируются к неровной коже и едва заметны на теле.

Более того, “татуировки” – это сухие электроды и в отличие от гелевых электродов они работают без жидкостной поверхности и не высыхают.

Они превосходно подходят для длительных измерений. Даже волосы, растущие на татуировке, не мешают записи сигнала.

Новое поколение тату-электродов

Опираясь на это новаторское достижение, Греко вместе с Эсмой Исмайловой (Департамент биоэлектроники, Высшая школа в Сент-Этьене, Франция) и Лаурой Феррари (Институт биороботики, Scuola Superiore Sant’Anna, Италия) теперь достигли еще одной вехи в измерении биоэлектрических сигналов: группа модифицировала тату-электроды таким образом, чтобы их также можно было использовать в электроэнцефалографии (ЭЭГ) – то есть для измерения мозговой активности.

Для этого исследователи использовали тот же подход, что и в 2018 году, то есть струйную печать проводящего полимера на тату-бумаге. Состав и толщина трансферной бумаги и проводящего полимера были оптимизированы для достижения еще лучшего соединения между электродом для татуировки и кожей, и для записи сигналов ЭЭГ с максимальным качеством, поскольку: “Мозговые волны находятся в низкочастотном диапазоне, а сигналы ЭЭГ имеют очень низкую амплитуду. Их гораздо сложнее захватывать с высоким качеством, чем сигналы ЭМГ или ЭКГ”, – объясняет Лаура Феррари, которая работала над этим проектом во время своей кандидатской диссертации и сейчас является исследователем постдоков во Франции.

Испытания в реальных клинических условиях показали, что измерение ЭЭГ с оптимизированными татуировками столь же успешно, как и с обычными электродами ЭЭГ.

“Однако благодаря струйной печати и имеющимся в продаже подложкам наши татуировки значительно дешевле, чем современные электроды ЭЭГ, а также они дают больше преимуществ в плане удобства ношения и долговременных измерений при прямом сравнении”, – говорит Греко.

Первые в мире MEG-совместимые сухие электроды

Новые тату-электроды – это самый первый тип сухих электродов, который подходит для длительных измерений ЭЭГ и в то же время совместим с магнитоэнцефалографией (МЭГ). МЭГ является хорошо зарекомендовавшим себя методом мониторинга активности мозга, для которого до сих пор могут использоваться только так называемые “мокрые электроды”.

Такие электроды работают на основе электролита, геля или электродной пасты и поэтому быстро высыхают и непригодны для длительных измерений. Тату-электроды нового поколения состоят исключительно из проводящих полимеров, то есть не содержат металлов, которые могут быть проблематичными для исследований на МЭГ, и печатаются исключительно струйными принтерами.

“Используя наш метод, мы производим идеальный MEG-совместимый электрод, одновременно снижая затраты и время производства”, – радостно говорит Греко. Исследователь TU Graz в настоящее время раскручивает идеи о том, как эту технологию можно использовать в клиниках и в нейроинженерии, а также в области компьютерных интерфейсов мозга.

Подробности о последних разработках Штирийско-Итальянско-Французского исследовательского альянса можно прочитать в журнале npj Flexible Electronics.

По материалам Techxplore

Отправить ссылку в социальные сети

Аватар

-=GadZZillA=-

Компьютерный системный администратор, веб-огородник, IT-шник, специалист по строительным материалам, создатель и администратор проекта "Лаборатория Рабочих Столов"

Вас также может заинтересовать...

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

 

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.