Текст опубликован в личном блоге и его автор не имеет отношения к администрации сайта
Медицинские физиотерапевтические электроды являются неотъемлемой частью мониторинга электрической активности организма. При этом они дорого стоят и имеют довольно жесткую конструкцию, из-за чего плохо держатся при движениях пользователя. Однако новый электрод, изготовленный из кубиков сахара, способен устранить эти недостатки.
В настоящее время самые качественные физиотерапевтические электроды представляют собой токопроводящие посеребренные диски, контактируемые с кожей пациента. Как правило, они не отличаются особой мягкостью или гибкостью, и поэтому плохо прилегают к кожным покровам. Поэтому они неудобны в использовании, а кроме того, могут смещаться, если пациент не сохраняет относительную неподвижность.
Вдобавок, токопроводящий гель, нанесенный между электродом и кожей, имеет тенденцию быстро высыхать, что в итоге приводит к потере сигнала.
Команда Вашингтонского университета в Сент-Луисе под руководством профессора Чуань Ванга поставила перед собой задачу разработать недорогую, гибкую и комфортную альтернативу, которая по эффективности не уступала существующим электродам. Для этого они обратились к обычному кусковому сахару, купленному в магазине.
Сначала из каждого кубика были изготовлены электроды желаемой формы. После чего их на два часа погрузили в жидкий полимер, известный как полидиметилсилоксан (PDMS). Этот полимер абсорбировался сформированным электродом, проникая в крошечные пустоты между зернами сахара.
После того, как в результате трехчасовой полимеризации в горячей печи жидкий материал превратился в эластичное твердое вещество, сахар был растворен в горячей воде. В результате осталась губчатая пористая структура PDMS. После обработки кислородной плазмой и этиленгликолем эту губку поместили в другой токопроводящий полимер, который сформировал тонкую пленку, покрывшую крошечные поры.
Затем, еще один сеанс в печи - и проводящая губка готова была исполнять функции электрода.
В ходе клинических испытаний, проводившихся на пациентах, было установлено, что устройство лучше прилегает к коже, чем обычные жесткие металлические электроды. Более того, увеличенная площадь поверхности благодаря многочисленным микропорам обеспечила более сильный и менее зашумленный электрический сигнал.
Кроме того, губка впитывала гораздо больше геля, чем традиционный электрод, поэтому работала гораздо эффективнее своего аналога. Также было установлено, что более толстый слой геля в губке работает как амортизатор, позволяя электроду поддерживать электрический контакт с кожей при движении пользователя.
Учёные надеются, что после дальнейшей оптимизации инновационные губчатые электроды можно будет использовать для медицинских обследований, связанных с физическими нагрузками, а также для длительного ношения в домашних условиях.
Статья о результатах данного эксперимента была недавно размещена в научном издании ACS Nano.
Источники: American Chemical Society via EurekAlert, journal ACS Nano.
1. (https://www.eurekalert.org/news-releases/960967)
2. (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c04962)