Elektroden voor langdurige bewaking van elektrische impulsen van hart of spieren in de vorm van tijdelijke tatoeages geproduceerd met een inkjetprinter. Een internationale onderzoeksgroep waarbij de TU Graz betrokken is, Oostenrijk, presenteert deze nieuwe methode in Geavanceerde wetenschap .

In het geval van diagnostische methoden zoals elektrocardiogram (ECG) en elektromyografie (EMG), gelelektroden zijn de voorkeursmethode voor het overbrengen van elektrische impulsen vanuit het hart of de spier. In de klinische praktijk beperken de vaak stijve en omslachtige elektroden de mobiliteit van patiënten merkbaar en zijn ze niet erg comfortabel. Omdat de gel op de elektroden na korte tijd uitdroogt, de mogelijkheden om over een langere periode te meten met dit soort elektrode zijn beperkt.

Samen met onderzoekers van Instituto Italiano di Tecnologia (IIT) Pontedera, Università degli Studi in Milaan en Scuola Superiore Sant' Anna in Pisa, Francesco Greco van het Institute of Solid State Physics aan de TU Graz in Oostenrijk presenteert een nieuwe methode om Geavanceerde wetenschap die de overdracht van elektrische impulsen van mens naar machine naar een hoger niveau tilt met behulp van geprinte tattoo-elektroden.

Bedrukte tatoeage-elektroden voor langdurige diagnostiek

Bij de gepresenteerde methode geleidende polymeren zijn gedrukt op commercieel tijdelijk tattoo-papier, waardoor een of meer elektrode-opstellingen worden geproduceerd. De externe aansluitingen die nodig zijn voor het verzenden van de signalen zijn direct in de tatoeage geïntegreerd. De tatoeage-elektroden worden vervolgens als tijdelijke transferfoto's op de huid aangebracht en zijn door de drager nauwelijks voelbaar. Door hun extreme dunheid van minder dan een micrometer, de elektroden kunnen perfect worden aangepast aan de ongelijke menselijke huid, en kan zelfs worden toegepast op delen van het lichaam waar traditionele elektroden niet geschikt zijn, bijvoorbeeld het gezicht. Francesco Greco, materiaalwetenschapper aan het Institute of Solid State Physics van de TU Graz legt uit:"Met deze methode zijn we erin geslaagd een grote stap voorwaarts te zetten in de verdere ontwikkeling van epidermale elektronica. We zijn op een directe weg naar het maken van een uiterst economische, eenvoudige en veelzijdige toepasbaar systeem met een enorm marktpotentieel." Er is al concrete belangstelling van internationale biomedische bedrijven voor de gezamenlijke ontwikkeling van verhandelbare producten, Greco meldt.

Personaliseren van epidermale elektronica

Een ander kenmerk van de door de printer gemaakte tatoeage-elektroden is dat zelfs een perforatie van de tatoeage, bijvoorbeeld door de groei van een haar, heeft geen invloed op de geleidbaarheid van de elektrode en de signaaloverdracht. Dit is met name relevant bij langdurige toepassingen, omdat haargroei bij traditionele meetmethoden tot onnauwkeurigheden in de resultaten leidt. Foutloze uitzendingen van maximaal drie dagen werden uitgeprobeerd in de tests van de Italiaans-Oostenrijkse onderzoeksgroep. Dit, legt Grieks uit, vergemakkelijkt het meten van elektrofysiologische signalen van patiënten en atleten over een langere periode zonder hun normale activiteiten te beperken of te beïnvloeden. Elektroden van verschillende afmetingen en rangschikkingen zouden ook kunnen worden geproduceerd met behulp van de printer en individueel aangepast aan het respectieve lichaamsdeel waarop de meting moet worden uitgevoerd.

Greco beschrijft het uiteindelijke doel van het onderzoek als volgt:"We werken aan de ontwikkeling van draadloze tattoo-elektroden met geïntegreerde transistor die het mogelijk zouden maken om zowel signalen te verzenden als te ontvangen. Met deze methode konden we niet alleen impulsen meten, maar we zouden ook gericht lichaamsregio's kunnen stimuleren."

Francesco Greco van het Institute of Solid State Physics van de TU Graz werkt aan dit onderzoeksonderwerp samen met het team van Paolo Cavallari, hoogleraar menselijke fysiologie aan de Università degli Studi in Milaan, en professor Christian Cipriani, hoofd van het Biorobotics Instituut van Scuola Superiore Sant' Anna in Pisa, en ook met zijn voormalige onderzoeksgroep aan het Instituto Italiano di Tecnologia (IIT) Pontedera.