לראשונה, מדענים המציאו דיו נוזלי שרופאים יכולים להדפיס על הקרקפת של המטופל כדי למדוד את פעילות המוח. הטכנולוגיה, הוצגה ב-2 בדצמבר בכתב העת Cell Press תאים ביו-חומריםמציע חלופה מבטיחה לתהליך המסורבל המשמש כיום לניטור גלי מוח ואבחון מצבים נוירולוגיים. יש לו גם פוטנציאל לשפר יישומי ממשק מוח-מחשב לא פולשניים.
החידושים שלנו בעיצוב חיישנים, דיו תואם ביולוגי והדפסה במהירות גבוהה סוללים את הדרך לייצור על הגוף העתידי של חיישני קעקוע אלקטרוניים, עם יישומים רחבים הן בתוך ומעבר להגדרות הקליניות".
ננשו לו, אוניברסיטת טקסס באוסטין
אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) היא כלי חשוב לאבחון מגוון מצבים נוירולוגיים, לרבות התקפים, גידולי מוח, אפילפסיה ופציעות מוחיות. במהלך בדיקת EEG מסורתית, טכנאים מודדים את הקרקפת של המטופל באמצעות סרגלים ועפרונות, ומסמנים מעל תריסר נקודות בהן ידביקו על אלקטרודות, המחוברות למכונת איסוף נתונים באמצעות חוטים ארוכים כדי לנטר את פעילות המוח של המטופל. הגדרה זו גוזלת זמן ומסורבלת, והיא עלולה להיות לא נוחה עבור מטופלים רבים, שחייבים לעבור את בדיקת ה-EEG במשך שעות.
לו והצוות שלה היו חלוצים בפיתוח חיישנים קטנים שעוקבים אחר אותות גופניים מפני השטח של העור האנושי, טכנולוגיה המכונה קעקועים אלקטרוניים או קעקועים אלקטרוניים. מדענים הפעילו קעקועים אלקטרוניים על החזה כדי למדוד את פעילות הלב, על השרירים כדי למדוד עד כמה הם עייפים, ואפילו מתחת לבית השחי כדי למדוד מרכיבי זיעה.
בעבר, קעקועים אלקטרוניים הודפסו בדרך כלל על שכבה דקה של חומר דבק לפני ההעברה על העור, אך זה היה יעיל רק באזורים חסרי שיער.
"עיצוב חומרים התואמים לעור שעיר היה אתגר מתמשך בטכנולוגיית קעקוע אלקטרוני", אומר לו. כדי להתגבר על כך, הצוות עיצב סוג של דיו נוזלי העשוי מפולימרים מוליכים. הדיו יכול לזרום דרך השיער כדי להגיע לקרקפת, ולאחר שהתייבש, הוא פועל כחיישן סרט דק, קולט פעילות מוחית דרך הקרקפת.
באמצעות אלגוריתם ממוחשב, החוקרים יכולים לעצב את הכתמים עבור אלקטרודות EEG על הקרקפת של המטופל. לאחר מכן, הם משתמשים במדפסת הזרקת דיו מבוקרת דיגיטלית כדי לרסס שכבה דקה של דיו הקעקוע האלקטרוני על הכתמים. התהליך מהיר, אינו דורש מגע ואינו גורם לאי נוחות בחולים, אמרו החוקרים.
הצוות הדפיס אלקטרודות קעקוע אלקטרוני על הקרקפות של חמישה משתתפים עם שיער קצר. הם גם חיברו אלקטרודות EEG קונבנציונליות ליד הקעקועים האלקטרונים. הצוות מצא כי הקעקועים האלקטרונים פעלו בצורה טובה בזיהוי גלי מוח במינימום רעש.
לאחר שש שעות, הג'ל על האלקטרודות הקונבנציונליות החל להתייבש. למעלה משליש מהאלקטרודות הללו לא הצליחו לקלוט שום אות, אם כי רוב האלקטרודות הנותרות הפחיתו את המגע עם העור, וכתוצאה מכך זיהוי האות פחות מדויק. אלקטרודות הקעקוע האלקטרוני, לעומת זאת, הראו קישוריות יציבה למשך 24 שעות לפחות.
בנוסף, חוקרים שיפרו את נוסחת הדיו והדפיסו קווי קעקוע אלקטרוני הנמשכים אל בסיס הראש מהאלקטרודות כדי להחליף את החוטים המשמשים בבדיקת EEG סטנדרטית. "ההתאמה הזו אפשרה לחוטים המודפסים להעביר אותות מבלי לקלוט אותות חדשים בדרך", אומר הסופר השותף Ximin He מאוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס.
לאחר מכן, הצוות חיבר חוטים פיזיים קצרים בהרבה בין הקעקועים למכשיר קטן שאוסף נתונים של גלי מוח. הצוות אמר כי בעתיד, הם מתכננים להטמיע משדרי נתונים אלחוטיים בקעקועים האלחוטיים כדי להשיג תהליך EEG אלחוטי מלא.
"המחקר שלנו עשוי לחולל מהפכה באופן שבו התקני ממשק מוח-מחשב לא פולשניים מתוכננים", אומר הסופר המתכתב חוסה מילאן מאוניברסיטת טקסס באוסטין. התקני ממשק מוח-מחשב פועלים על ידי הקלטת פעילויות מוח הקשורות לפונקציה, כגון דיבור או תנועה, ומשתמשים בהם כדי לשלוט במכשיר חיצוני מבלי להזיז שריר. נכון לעכשיו, מכשירים אלו כוללים לרוב אוזניות גדולות שמסורבלות לשימוש. לקעקועים אלקטרוניים יש פוטנציאל להחליף את המכשיר החיצוני ולהדפיס את האלקטרוניקה ישירות על ראשו של המטופל, מה שהופך את טכנולוגיית ממשק המוח למחשב לנגישה יותר, אומר מילאן.
