Карандаш и лист бумаги — сенсоры, которые следят за нашим здоровьем

Однажды мы сможем следить за своим здоровьем с помощью карандаша... и рисовать на нем биоэлектронное устройство. 

По крайней мере, так обещают ученые из Университета Миссури, которые доказали, что карандаш и лист бумаги — это все, что нужно для создания устройства для мониторинга здоровья.

Профессор Чжэн Ян отмечает, что многие коммерческие биомедицинские устройства, размещенные на коже, состоят из двух основных элементов: биомедицинского модуля и лежащего в основе гибкого материала, который обеспечивает прикрепление к коже и контакт с ней.

«Стандартный способ производства таких устройств сложен и дорог. Напротив, наша техника дешевая и очень простая. Мы можем создать такое устройство с помощью бумаги и карандаша», — говорит Ян.

Стоит помнить, что вклад карандаша в основном графитовый. Ученые заметили, что карандаши, содержащие более 90% графита, способны проводить большое количество энергии, которая возникает в результате трения стилуса на бумаге. Детальные исследования показали, что для создания различных биомедицинских устройств на бумаге лучше всего использовать карандаши с 93% графита. Ян также заметил, что биосовместимый аэрозольный клей, который можно наносить на бумагу, чтобы она лучше прилегала к коже, может быть полезным.

Ученые говорят, что их открытие может иметь большое значение для разработки дешевой, домашней медицинской диагностики, образования или научных исследований. «Например, если у кого-то есть проблемы со сном, мы можем создать биомедицинское устройство, которое поможет контролировать сон этого человека», — говорит Ян. Дополнительным преимуществом таких устройств является тот факт, что бумага быстро биоразлагаема, поэтому производство датчиков такого типа не будет связано с производством остаточных отходов.

Авторы исследования говорят, что таким образом можно будет создать датчики температуры, электрической активности мышц и периферических нервов, сердечно-сосудистой системы, датчики дыхания, устройства контроля pH пота, содержание глюкозы или мочевой кислоты и многие другие устройства. Качество передаваемых ими сигналов сопоставимо с имеющимися в продаже датчиками. Все будет работать от влаги, присутствующей в воздухе. Как отмечают ученые, одно устройство, нарисованное карандашом площадью 0,87 см 2, может благодаря влажности воздуха генерировать напряжение до 480 мВ в течение 2 часов.

Статья, описывающая исследование Яны Карандашная бумага на электронике кожи, была опубликована в PNAS. Исследование финансировалось Национальным научным фондом США, Национальными институтами здравоохранения и Научно-исследовательским бюро ВВС.