رصد امواج مغزی با خالکوبی الکترونیکی

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از IE، آزمایش‌های استاندارد الکتروانسفالوگرافی (EEG) فرآیندی دشوار هستند. بیماران باید در حالی که سرشان از سیم و الکترود‌های چسبنده پوشانده شده است، ساعت‌ها بی حرکت بنشینند.

دانش پژوهان دانشگاه تگزاس در آمریکا در نخستین پیشرفت در نوع خود، جوهر مایعی ساخته اند که می‌تواند بر روی پوست سر بیمار چاپ شود تا فعالیت مغزی او را در به طور بلادرنگ کنترل کند.

این روش را می‌توان برای نظارت بر امواج مغزی و تشخیص عصبی استفاده کرد. همچنین، می‌تواند راه را برای رابط‌های مغز و رایانه پیشرفته‌تر هموار کند.

«نانشو لو» «Nanshu Lu» مجری این تحقیقات گفت: «نوآوری‌های ما در طراحی حسگر، جوهر زیست سازگار و چاپ با سرعت بالا، راه را برای تولید آینده حسگر‌های الکترونیکی خالکوبی روی بدن، هموار می‌کند که کاربرد‌های گسترده‌ای در محیط‌های بالینی و فراتر از آن خواهند داشت.

جوهر مایع برای خالکوبی الکترونیکی 

EEG به طور گسترده برای تشخیص بیماری‌های عصبی مانند تشنج، تومور‌های مغزی و صرع استفاده می‌شود. با این حال، آزمایش‌های EEG سنتی، زمان بر و اذیت کننده هستند. این شیوه شامل قرار دادن الکترود‌های متعدد روی پوست سر با استفاده از خط کش و مداد است. همچنین، این الکترود‌ها سپس از طریق سیم‌های بلند به دستگاه متصل می‌شوند و حرکت بیمار را محدود می‌کنند.

از این رو، خالکوبی الکترونیکی می‌تواند یک جایگزین بالقوه محسوب شود.

خالکوبی الکترونیکی «حسگر‌های کوچکی» هستند که به پوست می‌چسبند. از اینها می‌توان برای تشخیص انواع عملکرد‌های بدن مانند ضربان قلب، فعالیت ماهیچه‌ای و دمای پوست نیز استفاده کرد.

این پژوهشگران با استفاده از پلیمر‌های رسانا، جوهر مایع جدیدی ساخته اند. جالب آنکه این جوهر می‌تواند با نفوذ به مو، به پوست سر می‌چسبد و حسگر نازکی را می‌سازد که می‌تواند فعالیت مغز را تشخیص دهد.

در این پژوهش، از یک الگوریتم رایانه‌ای برای طراحی نحوه قرار دادن الکترود EEG روی پوست سر استفاده شده است. سپس یک چاپگر جوهر افشان دیجیتال یک لایه نازک از جوهر مایع را روی این نقاط، اعمال و خالکوبی‌های الکترونیکی را ایجاد کرد. این فرآیند سریع، بدون تماس و بدون درد است.

آزمایش‌های موفق

پنج شرکت کننده با مو‌های تراشیده برای آزمایش خالکوبی‌های الکترونیکی انتخاب شدند. روی پوست سر هر شرکت کننده، هم الکترود‌های خالکوبی الکترونیکی و هم الکترود‌های EEG اعمال شد.

ثابت شد که خالکوبی‌های الکترونیکی به اندازه الکترود‌های سنتی در تشخیص امواج مغزی عملکرد خوبی دارند. علاوه بر این، این روش، فرآیند بسیار آرام تری دارد.

در حالی که الکترود‌های سنتی تنها پس از شش ساعت، فعالیت شان رو به کاستی رفت، خالکوبی‌های الکترونیکی برای یک روز کامل به کار خود ادامه دادند.

محققان دانشگاه تگزاس می‌گویند خالکوبی‌های الکترونیکی جدید مبتنی بر جوهر مایع تا ۲۴ ساعت اتصال پایدار خود را حفظ کردند.

محققان فرمول جوهر را برای ایجاد خطوط رسانایی که قابل چاپ روی پوست سر باشد، اصلاح کردند. این خطوط که به الکترود‌های خالکوبی الکترونیکی متصل می‌شوند، به عنوان جایگزینی برای سیم‌های سنتی مورد استفاده در آزمایش‌های EEG عمل می‌کنند.

علاوه بر این، خالکوبی‌های الکترونیکی با استفاده از سیم‌های کوتاه برای انتقال داده‌های امواج مغزی به یک دستگاه کوچک متصل شدند. هدف این گروه ارتقای بیشتر فناوری با ادغام فرستنده‌های بی سیم در خالکوبی‌های الکترونیکی است که امکان نظارت بر EEG کاملا بی سیم را فراهم می‌آورد.

«خوزه میلان» «José Millán» یکی دیگر از مجریان این مطالعه در دانشگاه تگزاس نیز اظهار داشت: «مطالعه ما به طور بالقوه می‌تواند روش طراحی دستگاه‌های رابط غیرتهاجمی مغز و رایانه را متحول کند». 

وی افزود: «خالکوبی‌های الکترونیکی این قابلیت را دارند که جایگزین دستگاه خارجی شوند و وسایل الکترونیکی را به طور مستقیم روی سر بیمار چاپ کرده و فناوری رابط مغز و رایانه را در دسترس‌تر کنند».

نتایج این تحقیقات در نشریه Cell Biomaterials منتشر شده است.