Waarom zou je een saaie elektrode op je huid plakken als je hem ook kunt verven in de vorm van een haai? Dat is zo’n beetje het idee achter de nieuwe wearable van onderzoekers aan Pennsylvania State University (VS).
Elektroden zijn onmisbaar in de zorg. Met de draagbare plakkertjes kunnen artsen onder meer de hartactiviteit (ECG), spiersamentrekkingen (EMG) en hersengolven (EEG) meten en direct inzicht krijgen in iemands gezondheid. De meeste elektroden zien er niet erg spannend uit, maar wie weet komt daar in de toekomst verandering in. Engineers van Pennsylvania State University hebben een voorlopige octrooiaanvraag ingediend voor een elektrode die je dankzij een geleidende inkt in iedere kleur en vorm kunt gieten die je wil.
Lees ook:
Vrolijke elektrode
Het team mixte verschillende soorten polymeren (plastics) en zure additieven in een oplossing op waterbasis om de inkt te creëren. Als de inkt nat is, heeft hij de consistentie van lijm, maar eenmaal aangebracht op de huid, is hij binnen tien minuten droog. Een haardroger kan dit proces versnellen.
“De inkt werkt een beetje als schmink”, legt Larry Cheng, een van de onderzoekers, uit. “Hij is in het begin bijna transparant, maar je kunt voedselkleurstoffen toevoegen om hem iedere kleur en design te geven die je wil.”
Volgens de ontwikkelaars is hun elektrode niet alleen een stuk vrolijker, maar ook effectiever dan traditionele varianten. Dat is deels te danken aan het feit dat je de inkt direct op de huid aanbrengt. Daardoor sluiten de elektroden beter aan op de textuur van de huid, waardoor metingen beter doorgegeven kunnen worden.
Traditionele elektroden zijn gemaakt van rigide, metaalachtige materialen die wel stabiel zijn, maar niet makkelijk op het lichaam blijven zitten als je beweegt. Ook een harige en zweterige huid kan een accurate meting in de weg zitten, aldus de onderzoekers.
Poreus zilvertextiel
Om de stabiliteit van hun elektroden verder te vergroten, ontwierp het team ook een poreus zilvertextiel, dat op de huid wordt gelegd. De natte geleidende verf van de elektrode trekt in dit zilveren plaatje, zoals verf in een spons. Daarna hard de verf uit en zit het zowel vast aan het textiel als aan de huid.
Dit zilveren plaatje kan worden vastgeklikt aan een groter elektrisch apparaat, dat onder de kleding kan worden vast getapet. De geleidende inkt vangt vervolgens de signalen van het lichaam op en het elektrische apparaat stuurt deze via een bluetoothverbinding naar een computer.
Volgens de onderzoekers zorgt de poreuze structuur van het zilvertextiel ervoor dat hun elektroden beter blijven zitten dan andere elektroden. “Andere materialen krijgen na meerdere dagen last van het zweet en het vocht dat zich ophoopt aan het oppervlak van de elektrode”, zegt Cheng. “Daardoor kunnen ze ontkoppelen. Maar door een poreuze structuur te gebruiken, geleiden de elektroden beter, blijven ze beter plakken en zijn ze comfortabeler.”
Sporten met de elektrode
Het team voerde verschillende experimenten uit met hun elektroden. Bij een van de onderzoekers kon effectief de ECG worden uitgelezen terwijl hij twaalf uur lang zijn dagelijkse activiteiten uitvoerde. Een andere onderzoeker gebruikte de wearable tijdens het sporten, wat bewijst dat de elektrode ook blijft zitten tijdens fysieke inspanning.
In een andere test kon de elektrode EMG-signalen opvangen van de onderarmspieren van een van de onderzoekers. Die informatie speelden ze door naar een robotprothese, waardoor de onderzoeker de robotarm kon besturen zonder deze aan te raken.
Het team is van plan hun elektroden te blijven ontwikkelen en mogelijk ook andere biomarkers toe te voegen, zoals een cortisol- of glucosemeting. Ze denken ook breder: in de landbouw wordt de gezondheid van planten steeds vaker bijgehouden met wearables. Ook hier zien ze mogelijkheden.
Bronnen: EurekAlert!, Proceedings of the National Academy of Sciences.
Openingsbeeld: Wanqing Zhang