Foto: Magnific

Chytré hodinky dnes umí měřit tep, spánek i sportovní výkon, jenže pořád narážejí na jednu prostou věc. Lidská kůže není hladká laboratorní podložka. Při pohybu se natahuje, v horku se potí a klasické nalepovací elektrody se mohou uvolnit právě ve chvíli, kdy mají měřit nejpřesněji. Mezinárodní tým vědců proto představil materiál, který se na pokožku nenalepuje jako náplast, ale jednoduše se na ni nanese jako barva.

Výzkum zveřejněný v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences popisuje novou malovatelnou elektrodu označovanou jako WE-PPD. Na práci se podíleli mimo jiné odborníci z Penn State, MIT a Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology. Jedním z autorů je profesor inženýrství Huanyu Cheng z Penn State, který se dlouhodobě věnuje nositelné elektronice a měkkým senzorům pro lidské tělo.

Senzor, který drží i při pocení

Nový materiál má řešit hned několik slabin běžných elektrod. Musí dobře vést elektrický signál, přizpůsobit se pohybu kůže, držet i při pocení a zároveň pokožku nedráždit. Právě tahle kombinace je pro dlouhodobé sledování srdeční aktivity, svalů nebo mozkových vln zásadní.

Základem materiálu je vodivý polymer PEDOT:PSS, který se v bioelektronice používá právě kvůli své schopnosti přenášet elektrické signály. Další složkou je DBSA, tedy 4-dodecylbenzensulfonová kyselina, která pomáhá vodivosti a zároveň funguje jako změkčovadlo. Směs doplňuje voda, ethanol a polyvinylalkohol známý pod zkratkou PVA. Odtud pochází i název WE-PPD, tedy water-ethanol-PVA/PEDOT:PSS/DBSA.

Podle studie dokázala tato elektroda při měření EKG na běžícím pásu udržet 95,1procentní konzistenci signálu před mírným pocením i po něm. To je důležité hlavně pro sportovní a zdravotní monitoring, kde nestačí, aby senzor fungoval jen v klidu. Materiál se zároveň při testech ukázal jako mimořádně prodyšný. Ve srovnání s běžnou lékařskou fólií Tegaderm propouštěl při 22 °C téměř pětkrát více vodní páry a při 37 °C dokonce více než desetkrát více.

Od medicíny po chytrá tetování

Zajímavé je i to, že nová elektroda nemusí vypadat jako strohý zdravotnický prvek. Výzkumníci ukázali prototyp namalovaný na ruce ve tvaru kresleného žraloka. Podle autorů by podobné vzory mohly pomoci hlavně dětem, které potřebují dlouhodobé sledování zdravotního stavu. Elektrody ve tvaru obrázků mohou působit méně děsivě než klasické nemocniční senzory a zvýšit ochotu malých pacientů je nosit.

Možnosti jsou ale širší. Autoři zmiňují budoucí využití u elektrod připomínajících dočasné tetování, rozhraní mezi člověkem a strojem i sledování biologických signálů u rostlin. To by mohlo najít místo v zemědělství, kde se stále více řeší přesné sledování stavu plodin.

Technologie zatím není připravená k běžnému použití. Vědci uvádějí, že po 24 hodinách nošení nezaznamenali nepříznivé účinky na kůži, ale zároveň upozorňují, že bezpečnostní testy musí pokračovat. Zvláštní pozornost bude potřeba věnovat například použití při magnetické rezonanci. Materiál sice prošel předběžným posouzením kompatibility s MRI, ale autoři sami upozorňují, že bude nutné důkladně ověřit zahřívání vlivem rádiových frekvencí a další elektromagnetické interakce.

Zdroj: Gizmodo.com