Tatoveringselektroder fra en ink-jet printer til langsigtet medicinsk diagnostik

Elektroder til langtidsovervågning af elektriske impulser i hjerte eller muskler i form af midlertidige tatoveringer produceret ved hjælp af en ink-jet printer. En international forskningsgruppe, der involverer TU Graz, Østrig, præsenterer denne nye metode i Avanceret videnskab .

I tilfælde af diagnostiske metoder såsom elektrokardiogram (EKG) og elektromyografi (EMG), gelelektroder er den foretrukne metode til at transmittere elektriske impulser fra hjertet eller musklen. I klinisk praksis begrænser de ofte stive og besværlige elektroder mærkbart patienters mobilitet og er ikke særlig behagelige. Fordi gelen på elektroderne tørrer ud efter kort tid, mulighederne for at foretage målinger over en længere periode ved hjælp af denne form for elektrode er begrænsede.

Sammen med forskere fra Instituto Italiano di Tecnologia (IIT) Pontedera, Università degli Studi i Milano og Scuola Superiore Sant 'Anna i Pisa, Francesco Greco fra Institute of Solid State Physics på TU Graz i Østrig præsenterer en ny metode i Avanceret videnskab som løfter transmissionen af ​​elektriske impulser fra menneske til maskine til det næste niveau ved hjælp af trykte tatoveringselektroder.

Trykte tatoveringselektroder til langtidsdiagnostik

I den præsenterede metode, ledende polymerer trykkes på kommercielt midlertidigt tatoveringspapir, frembringer således enkelt eller flere elektrodearrangementer. De eksterne forbindelser, der er nødvendige for at transmittere signalerne, er integreret direkte i tatoveringen. Tatoveringselektroderne påføres derefter på huden som midlertidige overførselsbilleder og kan næsten ikke mærkes af brugeren. På grund af deres ekstreme tyndhed på under en mikrometer, elektroderne kan tilpasses perfekt til den ujævne menneskelige hud, og kan endda påføres dele af kroppen, hvor traditionelle elektroder ikke er egnede, for eksempel ansigtet. Francesco Greco, materialeforsker ved Institute of Solid State Physics i TU Graz forklarer:"Med denne metode har vi formået at tage et stort skridt fremad i at videreudvikle epidermal elektronik. Vi er på en direkte vej til at lave en ekstremt økonomisk og enkel samt alsidig gældende system, der har et enormt markedspotentiale. " Der er allerede konkret interesse fra internationale biomedicinske virksomheder i den fælles udvikling af omsættelige produkter, Greco rapporterer.

Personalisering af epidermal elektronik

Et andet træk ved de printeroprettede tatoveringselektroder er, at selv en perforering af tatoveringen, for eksempel gennem væksten af ​​et hår, forringer ikke elektrodens ledningsevne og signaloverførslen. Dette er især relevant i tilfælde af langvarige applikationer, fordi hårvækst fører til unøjagtigheder i resultaterne ved hjælp af traditionelle målemetoder. Fejlfri transmissioner på op til tre dage blev testet i testene fra den italienske østrigske forskningsgruppe. Det her, forklarer Greco, letter måling af elektrofysiologiske signaler fra patienter og atleter over en længere periode uden at begrænse eller påvirke deres normale aktiviteter. Elektroder i forskellige størrelser og arrangementer kunne også fremstilles ved hjælp af printeren og tilpasses individuelt til den respektive kropsdel, som målingen skal udføres på.

Greco beskriver forskningens ultimative mål således:"Vi arbejder på udviklingen af ​​trådløse tatoveringselektroder med integreret transistor, som ville gøre det muligt at både sende og modtage signaler. Ikke alene kunne vi måle impulser ved hjælp af denne metode, men vi kunne også stimulere kropsregioner målrettet. "

Francesco Greco fra TU Graz's Institute of Solid State Physics arbejder sammen om dette forskningstema med teamet af Paolo Cavallari, professor i human fysiologi ved Università degli Studi i Milano, og professor Christian Cipriani, leder af Biorobotics Institute of Scuola Superiore Sant 'Anna i Pisa, og også med sin tidligere forskningsgruppe ved Instituto Italiano di Tecnologia (IIT) Pontedera.