מדענים יצרו חומר לביש שתוכל לצייר ישירות על העור שלך
בתרחישים בעלי ביצועים גבוהים, העור שלך מזיע. רפידות אלקטרודות דביקות משתפשפות ומשבשות את הדיוק הביומטרי שלהן. וממשק המתכת לעור של השעון החכם הטיפוסי שלך, למרות שהוא מרשים, יכול לעשות כל כך הרבה – לעתים קרובות נכשל בנקודות מפתח מרכזיות, כמו קָלוֹרִיָה הוצאות. אז איך מישהו אמור להיות העצם טוֹב בִּיוֹתֵר (כמו שאף אחד לא היה) בתנאים האלה?
צוות בינלאומי של מדענים – כולל חוקרים מ-Penn State, MIT והמכון להנדסה ביו-רפואית וטכנולוגיה של סוז'ו בסין – פיתח במזל תשובה: אלקטרודת פולימר בטוחה ואמינה שניתן לצבוע ישירות על העור. כפי שדווח בעיתון החדש שלהם, פורסם ביום שני בהליכי האקדמיה הלאומית למדעים (PNAS), התרכובות ה"ביולוגיות" של האלקטרודה הניתנת לצביעה הוכיחו את עצמן כמצוינות במעקב אחר פעילות השרירים, קצב הלב וגלי המוח, תוך עמידה במבחני בטיחות מרובים. בבדיקות אלקטרוקרדיוגרמה (EKG) עם נבדק שרץ על הליכון, למעשה, האלקטרודות הצליחו לעקביות של 95.1% "לפני ואחרי הזעה קלה", הם כתבו.
החוקרים מאמינים שניתן להתאים את העיצוב שלהם כדי ליצור "קעקועי אלקטרודה קבועים" יותר, ממשקי סייבורג בין אדם למכונה וביומטריה של צמחים כדי לעזור לעמוד ביעדים חקלאיים. אבל הם התלהבו במיוחד מהיכולת של האלקטרודות הניתנות לצביעה להקל על החיים לילדים הזקוקים לניטור רפואי ארוך טווח.
"לדוגמה, ניתן לעצב אלקטרודות עם דפוסים מצוירים, מה שעשוי להפחית חרדה ולשפר את הקבלה בקרב משתמשים בילדים על ידי יצירת EP [electrophysiology] ניטור פחות מאיים", הציעו במחקרם.
"התאמה אישית כזו לא רק משפרת את הנוחות הפיזיולוגית אלא גם משפרת את הקבלה החברתית", הם ציינו. (אני יכול לחשוב על כמה פוקימונים מהסוג החשמלי שיעבדו טוב במיוחד בשביל זה בעצמי.)
עבודת צבע טרי
פרופסור ההנדסה של פן סטייט הואניו צ'נג ושותפיו שילבו כמה תרכובות מורכבות כדי להפוך את צבע האלקטרודה הגמיש והדביק הייחודי הזה למציאות. המוליכות החשמלית של החומר הושגה באמצעות שימוש בחומר הנקרא פולי (3,4-אתילן-דיאוקסיתיופין): פולי(סטירן סולפונט), או PEDOT:PSS. תוסף נוסף, חומצה 4-דודציל-בנזן-סולפוני או DBSA, עשה עבודה כפולה כתוסף מוליך חשמלי וגם כחומר פלסטי, וסייע להפוך את המוצר המוגמר לגמיש יותר לתנועות גוף האדם. ולבסוף, תערובת של מים, אתנול ופולימר פלסטיק רך המכונה אלכוהול פוליוויניל (PVA) השלימה את המתכון, שהצוות קיצר באדיבותו ל-WE-PPD (עבור "מים-אתנול-PVA/PEDOT:PSS/DBSA").
"השימוש לטווח ארוך באלקטרודות על העור תלוי בחדירות גבוהה של אדי מים להגברת נוחות הגוף והדבקה משופרת גם בנוכחות זיעה, תוך מזעור גירוי בעור", ציין הצוות במחקרו.
צ'נג ועמיתיו בדקו את יכולת הנשימה של האלקטרודות הניתנות לצביעה בשתי טמפרטורות, 71.6 מעלות פרנהייט (22 מעלות צלזיוס) ו-98.6 מעלות פרנהייט (37 מעלות צלזיוס), כדי לראות באיזו קלות אדי מים עברו דרכם. התוצאות, בהשוואה לסרט המסורתי Tegaderm בדרגה רפואית, היו מרשימות: WE-PPD הצליח להכניס כמעט פי חמישה מכמות אדי המים בטמפרטורה מתונה יותר ויותר פי עשרה ב-98.6 מעלות המהבילות האלה.
אלקטרודות אלו עמדו גם ב"מתיחה של עד 170% לפני כישלון", דיווח הצוות, כאשר צמדו עם טקסטיל כסף נקבובי כדי לחבר אותן להתקני ניטור ביולוגי.
עור במשחק
בעוד החוקרים תיעדו "ללא השפעות שליליות על העור" לאחר שנבדקים לבשו WE-PPD במשך 24 שעות שלמות, הם מכירים בכך שזו וסוללת בדיקות הרעילות הצנועות שלהם הן רק ההתחלה של מעצורי הבטיחות הדרושים לפני שהאלקטרודות הללו יוכלו לראות שימוש אמיתי.
אתגר אחד מסוים, הם ציינו, יהיה בדיקת האלקטרודות הניתנות לצביעה עבור הדמיית תהודה מגנטית רב-מודאלית (MRI), שבו הטכנולוגיה עברה תאימות מקדימה של MRI אך עלולה לגרום לתופעות לוואי לא מכוונות.
"מחקרים עתידיים צריכים לחקור באופן שיטתי חימום המושרה בתדר רדיו (RF), קצב ספיגה ספציפי ואינטראקציות אלקטרומגנטיות בתנאי הפעלה שונים של MRI ורצפי פולסים", הם ציינו. (הדבר האחרון שאתה רוצה, במילים אחרות, הוא חומר לביש סופר-דביק שפתאום חם מאוד ולא יורד.)
אז, הטכנולוגיה מבטיחה, אבל ייתכן שיעבור זמן מה עד שתצליח להתהדר באלקטרודות הניתנות לצביעה שנראות כמו פיקאצ'ו או רייצ'ו.