خالکوبی موقت، راه‌حلی آسان و سازگار با مو برای اندازه‌گیری امواج مغزی ارائه می‌دهد.

برای اولین بار، دانشمندان جوهر مایعی اختراع کرده‌اند که پزشکان می‌توانند آن را روی پوست سر بیمار چاپ کنند تا فعالیت مغز را اندازه‌گیری کنند. این فناوری جایگزین امیدوارکننده‌ای برای فرآیند دست و پاگیر فعلی برای نظارت بر امواج مغزی و تشخیص بیماری‌های عصبی ارائه می‌دهد. همچنین این فناوری پتانسیل افزایش کاربردهای غیرتهاجمی رابط مغز و کامپیوتر را دارد.

نانشو لو، نویسنده همکار مقاله در دانشگاه تگزاس در آستین، می‌گوید: «نوآوری‌های ما در طراحی حسگر، جوهر زیست‌سازگار و چاپ پرسرعت، راه را برای تولید حسگرهای خالکوبی الکترونیکی روی بدن در آینده، با کاربردهای گسترده در داخل و خارج از محیط‌های بالینی، هموار می‌کند.»

الکتروانسفالوگرافی (EEG) ابزاری مهم برای تشخیص انواع بیماری‌های عصبی، از جمله تشنج، تومورهای مغزی، صرع و آسیب‌های مغزی است. در طول آزمایش سنتی EEG، تکنسین‌ها پوست سر بیمار را با خط‌کش و مداد اندازه‌گیری می‌کنند و بیش از دوازده نقطه را علامت‌گذاری می‌کنند که در آنجا الکترودها را می‌چسبانند، که از طریق سیم‌های بلند به یک دستگاه جمع‌آوری داده‌ها متصل می‌شوند تا فعالیت مغز بیمار را رصد کنند. این روش زمان‌بر و دست و پا گیر است و می‌تواند برای بسیاری از بیمارانی که باید ساعت‌ها در آزمایش EEG بنشینند، ناراحت کننده باشد.

لو و تیمش در توسعه حسگرهای کوچکی که سیگنال‌های بدنی را از سطح پوست انسان ردیابی می‌کنند، پیشگام بوده‌اند، فناوری‌ای که به عنوان خالکوبی الکترونیکی یا خالکوبی الکترونیکی شناخته می‌شود. دانشمندان خالکوبی‌های الکترونیکی را روی سینه برای اندازه‌گیری فعالیت‌های قلب، روی عضلات برای اندازه‌گیری میزان خستگی آنها و حتی زیر بغل برای اندازه‌گیری اجزای عرق اعمال کرده‌اند.

در گذشته، خالکوبی‌های الکترونیکی معمولاً قبل از انتقال به پوست، روی یک لایه نازک از مواد چسبنده چاپ می‌شدند، اما این روش فقط در نواحی بدون مو مؤثر بود.

لو می‌گوید: "طراحی موادی که با پوست مودار سازگار باشند، یک چالش مداوم در فناوری خالکوبی الکترونیکی بوده است." برای غلبه بر این مشکل، تیم نوعی جوهر مایع ساخته شده از پلیمرهای رسانا طراحی کرد. این جوهر می‌تواند از طریق مو جریان یابد تا به پوست سر برسد و پس از خشک شدن، به عنوان یک حسگر لایه نازک عمل می‌کند و فعالیت مغز را از طریق پوست سر ثبت می‌کند.محققان با استفاده از یک الگوریتم کامپیوتری می‌توانند نقاطی را برای الکترودهای EEG روی پوست سر بیمار طراحی کنند. سپس، آنها از یک چاپگر جوهر افشان با کنترل دیجیتالی برای پاشیدن یک لایه نازک از جوهر خالکوبی الکترونیکی روی نقاط استفاده می‌کنند. محققان گفتند که این فرآیند سریع است، نیازی به تماس ندارد و هیچ ناراحتی در بیماران ایجاد نمی‌کند.این تیم الکترودهای خالکوبی الکترونیکی را روی پوست سر پنج شرکت‌کننده با موهای کوتاه چاپ کرد. آنها همچنین الکترودهای EEG معمولی را در کنار خالکوبی‌های الکترونیکی متصل کردند. این تیم دریافت که خالکوبی‌های الکترونیکی در تشخیص امواج مغزی با حداقل نویز عملکرد نسبتاً خوبی دارند.پس از شش ساعت، ژل روی الکترودهای معمولی شروع به خشک شدن کرد. بیش از یک سوم این الکترودها نتوانستند هیچ سیگنالی را دریافت کنند، اگرچه بیشتر الکترودهای باقی مانده تماس کمتری با پوست داشتند که منجر به تشخیص سیگنال با دقت کمتری می‌شد. از سوی دیگر، الکترودهای خالکوبی الکترونیکی، اتصال پایدار را حداقل به مدت ۲۴ ساعت نشان دادند.

علاوه بر این، محققان فرمول جوهر را تغییر دادند و خطوط خالکوبی الکترونیکی را که از الکترودها به پایین سر امتداد دارند، چاپ کردند تا جایگزین سیم‌های مورد استفاده در آزمایش استاندارد EEG شوند. شیمین هی، نویسنده همکار از دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس، می‌گوید: «این تغییر به سیم‌های چاپ شده اجازه داد تا سیگنال‌ها را بدون دریافت سیگنال‌های جدید در طول مسیر، هدایت کنند.»

سپس این تیم سیم‌های فیزیکی بسیار کوتاه‌تری را بین خالکوبی‌ها به یک دستگاه کوچک که داده‌های امواج مغزی را جمع‌آوری می‌کند، متصل کرد. این تیم گفت که در آینده، قصد دارند فرستنده‌های داده بی‌سیم را در خالکوبی‌های الکترونیکی جاسازی کنند تا به یک فرآیند EEG کاملاً بی‌سیم دست یابند.

خوزه میلان، نویسنده همکار از دانشگاه تگزاس در آستین، می‌گوید: «مطالعه ما می‌تواند به طور بالقوه شیوه طراحی دستگاه‌های واسط مغز و کامپیوتر غیرتهاجمی را متحول کند.» دستگاه‌های رابط مغز و کامپیوتر با ثبت فعالیت‌های مغزی مرتبط با یک عملکرد، مانند گفتار یا حرکت، کار می‌کنند و از آنها برای کنترل یک دستگاه خارجی بدون نیاز به حرکت دادن عضله استفاده می‌کنند. در حال حاضر، این دستگاه‌ها اغلب شامل یک هدست بزرگ هستند که استفاده از آن دست و پا گیر است. میلان می‌گوید خالکوبی‌های الکترونیکی این پتانسیل را دارند که جایگزین دستگاه خارجی شوند و قطعات الکترونیکی را مستقیماً روی سر بیمار چاپ کنند و فناوری رابط مغز و کامپیوتر را در دسترس‌تر کنند.