Stampabili sul cuoio capelluto, questi tatuaggi elettronici possono essere adoperati per monitorare l’attività cerebrale dell’EEG. E non solo: l’ultima innovazione sviluppata dall’Università del Texas ad Austin e dall’Università della California a Los Angeles potrebbe aprire la strada a nuove interfacce cervello-computer che permettono ad esempio di controllare le macchine solo con il pensiero.
Dall’EEG tradizionale ai tatuaggi elettronici
Presentata recentemente sulla rivista scientifica Cell Biomaterials, la soluzione dei tatuaggi elettronici rappresenta un’alternativa più semplice e confortevole ai tradizionali sistemi di elettroencefalogramma (EEG), ancora legati a una prodecura lunga e scomoda.
Per chi non lo sapesse, l’EEG prevede che i tecnici misurino e segnino manualmente diversi punti sul cuoio capelluto, su cui vengono poi applicati elettrodi tramite colle conduttive, collegati a fili per la trasmissione dei dati. Questo metodo non solo richiede tempo, ma può risultare fastidioso per i pazienti, che devono restare immobili per ore durante l’esame.
Per superare queste limitazioni, un team di ricercatori (guidato da Luize Scalco de Vasconcelos dell’Università del Texas e Yichen Yan dell’Ucla) ha sviluppato una soluzione innovativa: piccoli sensori stampati come tatuaggi sul cuoio capelluto, ma praticamente “elettronici” (da qui anche il termine alternativo: e-tattoo).
Parliamo però di dispositivi che in realtà sono già in uso per altre attività mediche, come il monitoraggio del battito cardiaco, nonché l’analisi dell’affaticamento muscolare e della composizione del sudore. Tuttavia, finora, l’uso degli e-tattoo era limitato a aree prive di peli, poiché il trasferimento del sensore richiedeva una superficie liscia. Poi però è arrivata la soluzione di questo team.
Un inchiostro conduttivo progettato per il cuoio capelluto
Per rendere questi tatuaggi elettronici idonei anche per l’EEG, il team ha creato un inchiostro liquido biocompatibile a base di polimeri conduttivi, in grado di fluire tra i capelli per raggiungere il cuoio capelluto.
Questo inchiostro, una volta asciutto, si trasforma in un sensore ultra sottile che rileva l’attività cerebrale con precisione. L’applicazione è resa possibile da una stampante inkjet controllata digitalmente, che spruzza il liquido nei punti predefiniti. Grazie a un algoritmo computerizzato, i ricercatori possono calcolare con precisione le posizioni degli elettrodi, rendendo il processo rapido, senza contatto e indolore per il paziente.
Un altro miglioramento significativo è stato l’eliminazione dei cavi tradizionali utilizzati per collegare gli elettrodi al dispositivo di raccolta dati. I ricercatori hanno stampato linee conduttive direttamente sulla testa, sostituendo i fili con percorsi stampati che non interferiscono con i segnali captati dagli elettrodi.
Gli e-tattoo sono stati testati su cinque partecipanti con capelli corti. Per valutare l’efficacia, i ricercatori hanno confrontato i sensori stampati con gli elettrodi EEG tradizionali posizionati accanto agli e-tattoo. I risultati sono stati promettenti: gli e-tattoo hanno dimostrato prestazioni comparabili nella rilevazione delle onde cerebrali, con un rumore minimo. Inoltre, a differenza degli elettrodi convenzionali, che tendevano a seccarsi e a perdere connettività dopo sei ore, gli e-tattoo hanno mantenuto una stabilità di connessione per almeno 24 ore.
Dagli e-tattoo una nuova era per le interfacce cervello-computer
Come ha affermato a Medical Press Nanshu Lu (co-autrice dello studio presso l’Università del Texas ad Austin), la loro innovazione non sarà limitata solo alla diagnostica medica.
Questi sensori potrebbero infatti essere utili per rivoluzionare il settore delle interfacce cervello-computer (BCI), dispositivi che permettono di controllare apparecchi esterni tramite i segnali cerebrali, ma che ancora oggi richiedono cuffie molto limitanti a livello di comfort e usabilità. Gli e-tattoo potrebbero sostituire completamente questi dispositivi, consentendo di stampare direttamente i componenti elettronici sul cuoio capelluto del paziente.
Il team di ricerca sta lavorando per integrare trasmettitori wireless nei tatuaggi elettronici, eliminando del tutto i fili fisici e aprendo la strada a sistemi EEG completamente wireless.
