Татуировка в виде тигра. Радужная полоска. Что-то, что напоминает грим, но вместо этого считывает сигналы мозга.
У инженеров из Пенсильванского государственного университета (Penn State) это уже есть. Они подали предварительную заявку на патент на носимые устройства, которые наносятся прямо на кожу краской. Это не жесткие металлические датчики, которые крепятся на скотч на час в клинике. Это настраиваемые сенсоры, описанные в Proceedings of the National Academy of Sciences (Письма Национальной академии наук США). Они лучше сцепляются с кожей. Остаются на месте при движениях. И да, выглядят они хорошо.
Почему липкость не работает
Все носимые устройства для мониторинга здоровья работают на электродах. Эти элементы контактируют с телом и считывают электрические сигналы. Ваш мозг посылает данные ЭЭГ. Сердце излучает ЭКГ. Мышцы сокращаются, создавая сигналы ЭМГ. Стандартное оборудование использует жесткие металлические контакты. Они обеспечивают стабильность, конечно. Но они отслаиваются в тот момент, как вы поднимаете руки или начинаете потеть.
Исследователи пытались исправить это с помощью гидрогелей. Мягких желеобразных материалов. Они впитывают воду и набухают. Они растягиваются вместе с вашим телом. Звучит здорово в теории. Но вода испаряется. Гель высыхает. Затем датчик отваливается. Или, что еще хуже, он дает неверные данные.
Ванцин Чжан, аспирант, работающий в этой команде, отмечает еще одну проблему. Воздушную прослойку. Большинство коммерческих электродов — это заготовленные пластины, которые просто прикладываются к коже. Воздух застревает между заводским пластиком и вашим эпидермисом. Этот воздух блокирует сигналы.
«Чтобы решить эту проблему, мы разработали токопроводящую краску, которую можно нанести на кожу прямо кистью».
Клей или искусство?
Новый материал представляет собой водную смесь полимеров и кислотных добавок. Сначала он густой, как клей. Затем он высыхает менее чем за десять минут. Хотите быстрее? Направьте на него фен.
Ларри Чен, другой соавтор исследования, сравнивает опыт использования с рисованием.
«Сначала краска почти прозрачная».
Вы добавляете пищевой краситель. Красный, синий, зеленый — что вам нравится. Нарисуйте логотип Супермена. И он становится электродом. Поскольку нет промежуточного слоя, пластиковой оболочки или заводского штампа, краска идеально подстраивается под микроскопическую текстуру вашей кожи. Это меняет всё. Лучший контакт означает более чистые сигналы.
Для обеспечения долговечности команда наносит соединительную секцию на пористую серебряную ткань. Представьте металлическую сетку. Краска пропитывает ткань, затвердевает и надежно сцепляется с кожей. Затем она подключается к беспроводному модулю, спрятанному под одеждой. Сигналы передаются через Bluetooth. Сетка растягивается на 150%. Пот проходит прямо сквозь нее, вместо того чтобы скапливаться и вызывать раздражение или разрыв соединения.
Роботизированные руки и малыши
В ходе испытаний датчики отслеживали частоту сердечных сокращений в течение 12 непрерывных часов в обычных условиях жизни. Другой тест отслеживал показатели физической нагрузки с высокой точностью. Самое интересное — они зафиксировали мышечные сигналы с предплечья. Эти сигналы управляли роботизированной рукой. Пользователь двигал запястьем, и протез повторял движения — без необходимости в физическом тросике.
Это постоянно? Нет. Смыть водой.
Наносите заново по мере необходимости. Одного флакона может хватить на неделю или больше. Это предполагает будущее, в котором дорогие компьютерные компоненты остаются в кармане, а сами датчики представляют собой одноразовые произведения жидкого искусства.
Педиатры могут найти это полезным. Проверка здоровья — это плохо для детей. Рисование дракона на груди, который контролирует их сердце, гораздо более увлекательно. В дальнейшем команда планирует исследовать мониторинг уровня глюкозы и кортизола.
Возможно, всем нам следует чувствовать себя немного супергероями при проверке жизненно важных показателей. А может быть, это просто клей с электричеством внутри.
Только время покажет, справится ли он с дождем. 🎨⚡
