Группа исследователей из Техасского университета в Остине и Техасского университета A&M создала липкую и растяжимую электронную «татуировку» из графена. Она предназначена для отслеживания артериального давления. Статья учёных опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
Артериальное давление — важнейший показатель здоровья сердечно-сосудистой системы человека. Чтобы следить за этой характеристикой, традиционно используются тонометры, которые выглядят как манжеты, надеваемые на руку. Способ точный, но не самый удобный. Он требует спокойной обстановки, а для измерения нужно занять сидячее положение и правильно расположить руку. Есть ещё ультразвуковые датчики и фитнес-браслеты, но они тоже имеют свои недостатки: первые не очень удобны, вторые не всегда дают точные показания.
Учёные из Техаса предложили новое решение. Ихтонометр, названный E-tattoo, представляет собой электронное «тату». Оно состоит из графеновых датчиков, покрытых ультратонким слоем прозрачного полимерного материала. Эта эластичная оболочка наносится на запястье, после чего устройство собирает показания артериального давления незаметно для человека, а точность превышает все доступные на данный момент варианты измерений. Пациент может заниматься своими делами и даже мочить водой участок кожи, куда нанесена «татуировка».
Как действует технология? Устройство подаёт в кожу слабый электрический ток и анализирует реакцию организма методом биоимпенданса (диагностики электрического сопротивления участков тела). Это сопротивление меняется вслед за колебаниями кровяного давления, поэтому можно выстроить чёткую зависимость одного параметра от другого. Найти эту зависимость учёные поручили алгоритму искусственного интеллекта. Он обработал данные, собранные на добровольцах. В общей сложности было проанализировано 18 667 записей.
Графен, использованный в этой разработке, на сегодня является одним из самых прочных и тонких материалов. Это слой углерода толщиной всего лишь в один атом, но он обладает уникальными свойствами — проводимостью, упругостью, гибкостью и прочностью, не уступающей прочности алмаза.
«Датчик для татуировки невесом и незаметен. Нужно разместить его на теле так, чтобы он оставался на одном и том же месте. Вы его даже можете не видеть, и двигаться он не будет», — говорит один из авторов разработки, профессор биомедицинской инженерии, информатики и электротехники в Техасском университете A&M Рузбех Джафари.
Графеновое «тату» испытали даже в условиях сильной жары и во время физических нагрузок, когда человек сильно потеет. Во всех случаях устройство стабильно работало и давало точные показания при измерениях, которые порой длились дольше пяти часов.
В более ранних исследованиях с помощью таких датчиков учёные замеряли температуру тела и увлажнение кожи. Кроме того, предполагается, что технология сможет делать электрокардиограмму (ЭКГ) и электромиографию (ЭМГ), а также считывать электроэнцефалограмму (ЭЭГ) для измерения электрической активности сердца, мышц и мозга.