Dalam artikel di Cell Biomaterials, teknologi ini berpotensi meningkatkan aplikasi antaramuka otak-komputer yang tidak invasif.
“Inovasi kami dalam reka bentuk sensor, dakwat biokompatibel, dan pencetakan berkelajuan tinggi membuka jalan untuk pengeluaran sensor tatu elektronik secara on-body, dengan pelbagai aplikasi di dalam dan luar bidang klinikal,” kata Nanshu Lu, penulis bersama artikel tersebut dari University of Texas di Austin.
Electroensefalografi (EEG) digunakan untuk mendiagnosis keadaan neurologi seperti sawan, tumor otak, epilepsi, dan kecederaan otak.
Semasa ujian EEG, juruteknik akan mengukur kulit kepala pesakit, menandakan lebih daripada sedozen tempat untuk dilekatkan elektroda yang disambungkan kepada mesin pengumpulan data melalui wayar panjang untuk memantau aktiviti otak pesakit. Proses ini memakan masa dan menyusahkan, dan boleh menjadi tidak selesa bagi pesakit yang perlu melalui ujian tersebut selama berjam-jam.
Lu dan pasukannya sedang membangunkan tatu elektronik (e-tatu) yang dapat menjejak isyarat tubuh di permukaan kulit. Mereka telah menggunakan e-tatu pada dada untuk mengukur aktiviti jantung, pada otot untuk mengukur keletihan, dan di bawah ketiak untuk mengukur komponen peluh.
Sebelum ini, e-tatu biasanya dicetak pada lapisan bahan pelekat yang nipis sebelum dipindahkan ke kulit, tetapi ini hanya berkesan pada kawasan tanpa rambut.
“Mereka bentuk bahan yang sesuai untuk kulit berbulu telah menjadi cabaran berterusan dalam teknologi e-tatu,” jelas Lu. Untuk mengatasi masalah ini, pasukan mereka mencipta sejenis dakwat cecair dari polimer konduktif. Dakwat ini dapat mengalir melalui rambut untuk mencapai kulit kepala, dan apabila kering, ia berfungsi sebagai sensor filem nipis yang merakam aktiviti otak melalui kulit kepala.
Dengan menggunakan algoritma komputer, penyelidik dapat merancang tempat untuk elektroda EEG pada kulit kepala pesakit. Mereka kemudian menggunakan pencetak inkjet yang dikawal secara digital untuk menyemburkan lapisan nipis dakwat e-tatu pada tempat tersebut. Proses ini cepat, tidak memerlukan sentuhan, dan tidak menyakitkan bagi pesakit, kata penyelidik.
Pasukan itu mencetak elektroda e-tatu pada kulit kepala lima peserta berambut pendek. Mereka juga memasang elektroda EEG konvensional di sebelah e-tatu. Hasilnya, e-tatu menunjukkan prestasi yang setanding dalam mengesan gelombang otak dengan sedikit gangguan.
Selepas enam jam, gel pada elektroda konvensional mulai kering. Lebih daripada satu pertiga gagal mengesan sebarang isyarat, walaupun kebanyakan yang tinggal mengalami kurang hubungan dengan kulit, menjadikan pengesanan isyarat kurang tepat. Sebaliknya, elektroda e-tatu didapati mempunyai sambungan yang stabil selama sekurang-kurangnya 24 jam.
Selain itu, penyelidik juga mengubah formula dakwat dan mencetak garis e-tatu yang menjalar hingga ke dasar kepala dari elektroda untuk menggantikan wayar yang digunakan dalam ujian EEG standard.
“Pembaikan ini membolehkan wayar yang dicetak menghantar isyarat tanpa mengumpul isyarat baru di sepanjang laluan,” kata penulis bersama Ximin He dari University of California, Los Angeles.
Pasukan kemudian menghubungkan wayar fizikal yang lebih pendek antara tatu ke sebuah alat kecil yang mengumpul data gelombang otak. Mereka merancang untuk menyemat pemancar data tanpa wayar dalam e-tatu untuk mencapai proses EEG sepenuhnya tanpa wayar di masa depan.
“Kajian kami berpotensi merevolusikan cara peranti antaramuka otak-komputer yang tidak invasif direka,” tambah penulis bersama José Millán dari University of Texas di Austin.
Antaramuka otak-komputer merekod aktiviti otak yang berkaitan dengan fungsi seperti pertuturan atau pergerakan dan menggunakannya untuk mengawal peranti luaran. Pada masa ini, peranti ini sering melibatkan headset besar yang sukar digunakan. E-tatu berpotensi menggantikan peranti luaran dan mencetak elektronik terus ke kepala pesakit, membuatkan teknologi antaramuka otak-komputer lebih mudah diakses, kata Millán.
