Nalej go na skórę i zbadaj serce. Ten niezwykły tatuaż zastąpi smartwatche!

Tradycyjne opaski fitness, smartwatche i medyczne elektrody powoli stają się technologią wczorajszego dnia. Choć urządzenia te są coraz mniejsze, wciąż bywają nieporęczne, przesuwają się na spoconej skórze i wywołują podrażnienia podczas intensywnego ruchu. Badacze z Penn State University znaleźli jednak o wiele bardziej eleganckie rozwiązanie i proponują, aby zamiast przypinać kolejny czujnik, po prostu… namalować go bezpośrednio na ciele niczym zmywalny tatuaż.

Inteligentny tusz zamiast plastiku: Jak działa malowany sensor?

Niezwykły projekt, którego szczegółowe opisy opublikowano w prestiżowym czasopiśmie naukowym Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), opiera się na specjalnie opracowanym tuszu przewodzącym na bazie wody. W stanie płynnym substancja ta przypomina konsystencją zwykły klej lub farbkę do twarzy, jednak po nałożeniu na skórę wysycha w niecałe dziesięć minut (proces ten można przyspieszyć suszarką do włosów). Po wyschnięciu tatuaż staje się w pełni funkcjonalną elektrodą zdolną do precyzyjnego rejestrowania impulsów elektrycznych ludzkiego ciała.

Największą zaletą tej technologii jest fakt, że elektroda powstaje bezpośrednio na ciele użytkownika, a nie w fabryce. Tradycyjne czujniki medyczne i sportowe często borykają się z problemem mikroskopijnych szczelin powietrznych, które powstają między sensorem a owłosioną lub spoconą skórą. Te puste przestrzenie drastycznie obniżają jakość sygnału i zaburzają odczyty podczas biegania czy ćwiczeń. Płynny tusz idealnie dopasowuje się do każdej mikroskopijnej zmarszczki i poru na skórze, gwarantując niemal bezbłędny kontakt i niezrównaną dokładność pomiarów.

Serce, mózg i sterowanie robotami: Co potrafi medyczny tatuaż?

Możliwości tego niepozornego malunku na ciele wykraczają daleko poza to, co oferują dzisiejsze urządzenia ubieralne. Naukowcy udowodnili, że za pomocą przewodzącego tuszu można prowadzić ciągły monitoring pracy serca (badanie EKG), aktywności mózgu (EEG) oraz napięcia mięśniowego (EMG). Podczas jednego z pokazów badacze wykorzystali sygnały mięśniowe z przedramienia uczestnika wyposażonego w taki tatuaż, aby bezprzewodowo sterować zaawansowaną protezą robotycznej dłoni.

Czujniki wykazały się niesamowitą odpornością na trudne warunki. Testy potwierdziły, że tatuaże utrzymują się na skórze podczas intensywnego treningu fizycznego i potrafią nieprzerwanie, przez ponad 12 godzin, zbierać precyzyjne dane o pracy serca w trakcie wykonywania codziennych, domowych czynności.

Koniec z nudnym, szpitalnym wyglądem

Projektanci zadbali o to, by technologia nie kojarzyła się z zimnym, szpitalnym klimatem. Sam tusz po wyschnięciu jest niemal przezroczysty, ale można go bez przeszkód mieszać ze zwykłymi barwnikami spożywczymi. Dzięki temu elektroda może przybrać formę kolorowego rysunku, na przykład logo superbohatera czy postaci z bajki. To genialny sposób na odczarowanie badań medycznych dla dzieci, które często boją się tradycyjnych, bolesnych przy naklejaniu i zdejmowaniu elektrod medycznych.

Przyszłość technologii: Smart-rośliny i monitorowanie glukozy

Konstrukcja malowanego sensora jest zaskakująco trwała i komfortowa. Dzięki porowatej strukturze materiał potrafi rozciągnąć się o ponad 150 procent swojej pierwotnej długości, jednocześnie pozwalając skórze swobodnie oddychać i odprowadzać pot, co zapobiega powstawaniu odparzeń. Cały system składa się z namalowanego rysunku, paska elastycznej srebrnej tkaniny przewodzącej ukrytej pod ubraniem oraz miniaturowego, wielorazowego modułu elektronicznego, który wysyła dane do komputera lub smartfona za pomocą łączności Bluetooth.

Gdy badanie dobiegnie końca, tatuaż można po prostu zmyć ciepłą wodą z mydłem. Inżynierowie z Penn State złożyli już tymczasowy wniosek patentowy i intensywnie pracują nad kolejnymi wersjami technologii. Kolejnym krokiem ma być stworzenie tuszów zdolnych do monitorowania poziomu glukozy we krwi lub poziomu stresu (poprzez badanie kortyzolu w pocie). Co ciekawe, technologia ta może trafić także do rolnictwa – naukowcy chcą malować podobne czujniki na liściach roślin, tworząc „inteligentne uprawy” samodzielnie alarmujące o obecności groźnych chemikaliów lub braku wody.

Czy czeka nas rewolucja w medycynie?

Chociaż wizja malowania własnych urządzeń diagnostycznych na skórze brzmi jak scenariusz z filmu science fiction, to właśnie taką przyszłość tworzą dziś inżynierowie. Zmywalne, inteligentne tatuaże łączą w sobie precyzję profesjonalnego sprzętu medycznego z niespotykaną dotąd wygodą i estetyką. Jeśli technologia ta trafi do masowej produkcji, tradycyjne smartwatche i uciążliwe holtery mogą już niedługo odejść do lamusa, ustępując miejsca kolorowym rysunkom na naszej skórze.