Ученые из Университета Массачусетса в Амхерсте продемонстрировали уникальные свойства самодельного детского пластилина для считывания активности мозга, сердца, мышц и глаз. Исследование описывает проводящие свойства материала, который получил название «гибкие цепи» (squishy circuits).
«Гибкие цепи — это буквально детский пластилин, который обладает проводимостью», — объясняет Дмитрий Киреев, доцент биомедицинской инженерии и старший автор исследования. Эти цепи можно изготовить в домашних условиях или купить готовыми, используя такие простые ингредиенты, как мука, вода, соль, винный камень и растительное масло. Именно соль делает пластилин проводящим, что позволяет использовать его для подключения лампочек к источнику питания, обучая детей азам электрических цепей. Однако команда Киреева показала, что этот материал обладает гораздо большим потенциалом.
«Мы использовали гибкие цепи в качестве интерфейса для измерения биоэлектрических потенциалов человеческого тела», — говорит Киреев. Исследователи установили, что этот материал эффективно фиксирует различные электрофизиологические параметры, такие как электроэнцефалограмма (ЭЭГ) для регистрации мозговой активности, электрокардиограмма (ЭКГ) для измерения работы сердца, электроокулограмма (ЭОГ) для отслеживания движения глаз и электромиография (ЭМГ) для регистрации мышечных сокращений.
Одним из ключевых факторов, влияющих на качество измерений, является импеданс — показатель, характеризующий проводимость между двумя материалами. Чем ниже импеданс между электродом и кожей, тем лучше проводимость и точнее измерения. В ходе исследования было обнаружено, что импеданс гибких цепей сопоставим с одним из коммерчески доступных гелевых электродов и вдвое лучше по сравнению с другим аналогом.
Киреев подчеркивает несколько важных преимуществ материала. Во-первых, это его стоимость: даже готовый пластилин обходится всего в один цент за электрод, в то время как стандартные электроды стоят от $0,25 до $1 за штуку. Во-вторых, материал пластичен — его можно многократно использовать, формовать под любую поверхность кожи, увеличивать объем и легко соединять в случае разрыва. В то время как современные биоэлектроники из углеродных нанотрубок, графена или серебряных нанопроводов обладают высокой проводимостью. Однако они дорогие, хрупкие и сложные в производстве.
Киреев также подчеркивает доступность этого материала. «Это то, что можно сделать дома или в школьной лаборатории», — говорит он. «Таким образом, мы можем демократизировать эти технологии и сделать их более распространенными».
