Elektroder för långsiktig övervakning av elektriska impulser i hjärta eller muskler i form av tillfälliga tatueringar som produceras med en bläckstråleskrivare. En internationell forskargrupp med TU Graz, Österrike, presenterar denna nya metod i Avancerad vetenskap .

När det gäller diagnostiska metoder såsom elektrokardiogram (EKG) och elektromyografi (EMG), gelelektroder är den föredragna metoden för att överföra elektriska impulser från hjärtat eller muskeln. I klinisk praxis begränsar de ofta stela och besvärliga elektroderna märkbart patienternas rörlighet och är inte särskilt bekväma. Eftersom gelén på elektroderna torkar ut efter en kort tid, möjligheterna att göra mätningar under en längre period med denna typ av elektrod är begränsade.

Tillsammans med forskare från Instituto Italiano di Tecnologia (IIT) Pontedera, Università degli Studi i Milano och Scuola Superiore Sant 'Anna i Pisa, Francesco Greco från Institute of Solid State Physics vid TU Graz i Österrike presenterar en ny metod i Avancerad vetenskap som höjer överföringen av elektriska impulser från människa till maskin till nästa nivå med tryckta tatueringselektroder.

Tryckta tatueringselektroder för långsiktig diagnostik

I den presenterade metoden, ledande polymerer trycks på kommersiellt tillfälligt tatueringspapper, sålunda produceras enstaka eller flera elektrodarrangemang. De externa anslutningarna som är nödvändiga för att överföra signalerna är integrerade direkt i tatueringen. Tatueringselektroderna appliceras sedan på huden som tillfälliga överföringsbilder och kan knappast kännas av bäraren. På grund av deras extrema tunnhet på under en mikrometer, elektroderna kan anpassas perfekt till den ojämna människohuden, och kan till och med appliceras på delar av kroppen där traditionella elektroder inte är lämpliga, till exempel ansiktet. Francesco Greco, materialvetare vid Institute of Solid State Physics i TU Graz förklarar:"Med den här metoden har vi lyckats ta ett stort steg framåt för att vidareutveckla epidermal elektronik. Vi är på en direkt väg att göra en extremt ekonomisk och enkel samt mångsidig tillämpligt system som har en enorm marknadspotential. " Det finns redan ett konkret intresse från internationella biomedicinska företag för den gemensamma utvecklingen av säljbara produkter, Greco rapporterar.

Personifiera epidermal elektronik

En annan egenskap hos de skrivarskapade tatueringselektroderna är att även en perforering av tatueringen, till exempel genom hårväxt, försämrar inte elektrodens konduktivitet och signalöverföringen. Detta är särskilt relevant vid långvariga applikationer eftersom hårväxt leder till felaktigheter i resultaten med traditionella mätmetoder. Felfria överföringar av upp till tre dagar prövades i testerna från den italienska österrikiska forskargruppen. Detta, förklarar Greco, underlättar mätning av elektrofysiologiska signaler från patienter och idrottare under en längre period utan att begränsa eller påverka deras normala aktiviteter. Elektroder av olika storlekar och arrangemang kan också produceras med hjälp av skrivaren och anpassas individuellt till respektive kroppsdel ​​på vilken mätningen ska utföras.

Greco beskriver det slutliga målet med forskningen så här:"Vi arbetar med utvecklingen av trådlösa tatueringselektroder med integrerad transistor som skulle göra det möjligt att både sända och ta emot signaler. Inte bara kunde vi mäta impulser med denna metod, men vi kan också stimulera kroppsregioner på ett riktat sätt. "

Francesco Greco från TU Graz's Institute of Solid State Physics arbetar tillsammans om detta forskningsämne med teamet Paolo Cavallari, professor i human fysiologi vid Università degli Studi i Milano, och professor Christian Cipriani, chef för Biorobotics Institute of Scuola Superiore Sant 'Anna i Pisa, och även med hans tidigare forskargrupp vid Instituto Italiano di Tecnologia (IIT) Pontedera.