पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों ने एक प्रवाहकीय स्याही विकसित की है जिसे रंगीन कस्टम डिज़ाइन में सीधे त्वचा पर पेंट किया जा सकता है, जो सूखने के बाद बायोमॉनिटरिंग के लिए एक कार्यात्मक इलेक्ट्रोड में बदल जाती है। उन्होंने अपने काम का वर्णन नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (PNAS) की कार्यवाही में प्रकाशित एक नए पेपर में किया।

जैसा कि पहले बताया गया था, अस्थायी टैटू (ई-टैटू) के माध्यम से त्वचा से जुड़े एपिडर्मल इलेक्ट्रॉनिक्स एक दशक से अधिक समय से मौजूद हैं। ये ई-टैटू बिना चिपकने वाले पदार्थों के त्वचा से जुड़ते हैं, व्यावहारिक रूप से अदृश्य होते हैं, और आमतौर पर अस्थायी टैटू के माध्यम से जुड़े होते हैं, जो अल्ट्रा-पतले पॉलिमर का उपयोग करके विद्युत माप (और अन्य माप, जैसे तापमान और तनाव) की अनुमति देते हैं। हालांकि, वे घुमावदार और/या बालों वाली सतहों पर अच्छी तरह से काम नहीं करते हैं, और उन्हें बड़े क्षेत्रों को कवर करने के लिए व्यक्तिगत इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट डिज़ाइन की आवश्यकता होती है, क्योंकि बायोसिग्नल स्थानिक रूप से वितरित होते हैं। इसलिए वैज्ञानिक रचनात्मक हो रहे हैं। उदाहरण के लिए, 2024 में, शोधकर्ताओं ने विशेष पॉलिमर-आधारित प्रवाहकीय स्याही विकसित की जिसे बाल होने पर भी मस्तिष्क तरंगों को मापने के लिए किसी व्यक्ति की खोपड़ी पर मुद्रित किया जा सकता है।

पेन स्टेट के मैकेनिकल इंजीनियर लैरी चेंग, नए PNAS पेपर के सह-लेखक, 10 वर्षों से अधिक समय से बायोमॉनिटरिंग अनुप्रयोगों के लिए इलेक्ट्रोड डिज़ाइन पर काम कर रहे हैं, जिसमें EEG, ECG और EMG शामिल हैं। धातुओं जैसी कठोर सामग्री का उपयोग करने से एक स्थिर बायोमॉनिटर बनता है, लेकिन जब पहनने वाला बहुत अधिक हिलता है, जैसे व्यायाम के दौरान, तो यह आसानी से विस्थापित हो जाता है। हाइड्रोजेल हाल के वर्षों में वैकल्पिक सामग्री के रूप में उभरे हैं, क्योंकि वे पानी को अवशोषित कर सकते हैं, सूज सकते हैं, और आंदोलन के दौरान शरीर की त्वचा के साथ खिंच सकते हैं। लेकिन हाइड्रोजेल बहुत जल्दी खराब हो जाते हैं और लंबे समय तक उपयोग के साथ उन लाभों को खो देते हैं। पसीना या बाल भी बायोसिग्नल रिकॉर्ड करने की सटीकता को कम कर सकते हैं, क्योंकि वाणिज्यिक इलेक्ट्रोड पूर्व-निर्मित होते हैं और फिर त्वचा पर लगाए जाते हैं, जिससे एक एयर गैप बनता है जो सेंसर रीडिंग को कमजोर करता है।

चेंग और उनकी टीम ने उस समस्या को हल करने के लिए अपनी प्रवाहकीय स्याही विकसित करने का निर्णय लिया। उन्होंने पानी आधारित इथेनॉल/पॉलीविनाइल अल्कोहल घोल में कई अलग-अलग प्रकार के पॉलिमर और अम्लीय योजक मिलाए। PEDOT:PSS - उर्फ पॉली (3,4-एथिलीनडाइऑक्सीथियोफीन): पॉली (स्टाइरीन सल्फोनेट) - ने विद्युत चालकता प्रदान की, साथ ही DBSA (4-डोडेसिलबेंजीनसल्फोनिक एसिड), जिसने स्याही को लचीलापन देने के लिए प्लास्टिसाइज़र के रूप में भी काम किया। टीम ने दयापूर्वक अपनी नई प्रवाहकीय स्याही के संक्षिप्त नाम को WE-PPD तक छोटा कर दिया। "स्याही लगभग फेस पेंट की तरह व्यवहार करती है," चेंग ने कहा। "यह लगभग पारदर्शी शुरू होती है, लेकिन आप स्याही को रंगने के लिए फूड डाई का उपयोग कर सकते हैं जो भी रंग आप चाहते हैं - जैसे कार्टून या सुपरमैन। यह हमें पहनने योग्य को पूरी तरह से व्यक्ति की पसंद के अनुसार अनुकूलित करने की अनुमति देता है।" क्योंकि स्याही त्वचा की आकृति को भरती है, परिणामी इलेक्ट्रोड में बहुत अधिक त्वचा कनेक्टिविटी होती है, और इसलिए बेहतर सिग्नल रिकॉर्डिंग होती है। इसे झरझरा चांदी की बनावट में भी शामिल किया जा सकता है और कठोर उपकरणों के साथ एकीकृत किया जा सकता है।

चित्रित सेंसर का प्रयोगशाला में मानव विषयों पर परीक्षण किया गया, जिसमें ट्रेडमिल पर दौड़ने और वजन उठाने के दौरान हृदय गतिविधि की निगरानी; एक कृत्रिम रोबोटिक हाथ को नियंत्रित करने के लिए इशारा पहचान; और मस्तिष्क गतिविधि (EEG), बालों के माध्यम से निगरानी, जब एक सह-लेखक अपनी दैनिक गतिविधियों में व्यस्त था। चित्रित इलेक्ट्रोड विफल होने से पहले 170 प्रतिशत तक खिंचने में सक्षम थे, लेखकों के अनुसार, मानक चिकित्सा-ग्रेड फिल्मों की तुलना में बहुत अधिक जल वाष्प पारगम्यता थी, और लंबे समय तक उपयोग पर कोई त्वचा जलन नहीं हुई। "हालांकि हमने 12 घंटे की अवधि में दैनिक उपयोग के आवेदन का परीक्षण किया, यह इन इलेक्ट्रोडों की सीमा नहीं है," चेंग ने कहा। "इलेक्ट्रोड स्वयं धोए जा सकते हैं और आसानी से पुन: लागू किए जा सकते हैं। इसके पीछे बड़ा विचार यह है कि भविष्य में, आपके पास एक अधिक महंगा सेंसिंग मॉड्यूल हो सकता है जो सिस्टम से अलग रहता है, लेकिन इलेक्ट्रोड स्वयं डिस्पोजेबल हो सकते हैं। स्याही की एक बोतल कई को पेंट करने के लिए पर्याप्त सामग्री प्रदान कर सकती है।