پژوهشگران برای پایش طولانی‌مدت ضربان قلب و کاهش اثرات محیطی در ثبت سیگنال‌ها، با استفاده از یک حبه قند، الکترود متخلخلی ساختند.
برای نظارت بر ریتم قلب و عملکرد ماهیچه‌ها، پزشکان اغلب الکترودهایی را به پوست بیمار متصل می‌کنند و سیگنال‌های الکتریکی را تشخیص می‌دهند. این تکانه‌ها برای تشخیص زودهنگام و درمان بسیاری از مشکلات قلبی حیاتی هستند، اما در حال حاضر الکترودهای موجود عملکرد محدودی دارند یا ساخت آن‌ها گران است.
به تازگی مقاله‌ای با عنوان Stretchable Sponge Electrodes for Long-Term and Motion-Artifact-Tolerant Recording of High-Quality Electrophysiologic Signals در مجله ACS Nano منتشر کردند، که درآن جزئیات مربوط به ساخت یک نسخه کم‌هزینه و اسفنجی از نوعی الکترود متخلخل گزارش شده است. الکترودی که با استفاده از یک حبه قند ساخته می‌شود.
الکترودهای استاندارد فعلی برای نظارت الکتروفیزیولوژیک، بر یک دیسک نقره‌ای تکیه دارند که از طریق ژلی رسانا با پوست در تماس است. این الکترودها ابزارهای حیاتی برای تشخیص سیگنال‌های الکتریکی غیرعادی مرتبط با مسائل سلامتی مانند حملات قلبی، اختلالات مغزی یا بیماری‌های عصبی-عضلانی هستند.
با این حال، این دستگاه‌ها خالی از اشکال نیستند. آن‌ها صلب و سخت هستند و نمی‌توانند به خوبی با پوست سازگار شوند، به ویژه زمانی که بیمار از نظر فیزیکی فعال است و کیفیت سیگنال را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، ژل رسانا به سرعت خشک می‌شود و از نظارت طولانی مدت و تشخیص رویدادهای نادر جلوگیری می‌کند. برای رسیدگی به این چالش‌ها، محققان الکترودهای نرمی را طراحی کرده‌اند که بهتر با پوست منطبق است. همچنین نسخه‌های مبتنی بر میکروسوزن‌هایی که به طور فیزیکی به پوست نفوذ می‌کنند نیز ساخته شده است، اما ساخت این الکترودها پرهزینه است و استفاده گسترده از آن‌ها را محدود می‌کند.
بنابراین، چوان وانگ و همکارانش به سراغ تولید الکترودی اسفنج مانند رفتند که حاوی حفره‌های بسیار کوچک بوده و تولید آن نیز کم‌هزینه است. آن‌ها قصد داشتند الکترود متخلخلی بسازند که تماس پوستی سازگارتر و انعطاف‌پذیرتری را ارائه دهد.
برای ساخت این الکترود جدید، محققان کار خود را با حبه‌های قند موجود در بازار آغاز کردند و آن‌ها را در قالبی قالب‌گیری کردند که در پلی‌دی‌متیل سیلوکسان مایع (PDMS) غوطه‌ور است. PDMS پس از یک مرحله پخت به یک ساختار جامد تبدیل شد. سپس شکر را با آب داغ حل کردند و ریز منافذ اسفنج را با یک لایه نازک رسانا پوشاندند تا الکترود تشکیل شود.
از آنجایی که میکروحفره به ماده اسفنجی اجازه می‌دهد سطح تماس بیشتری با پوست داشته باشد، دستگاه جدید در مقایسه با الکترودهای استاندارد، شدت سیگنال قوی و کاهش نویز را نشان داد. این میکروحفره همچنین به دستگاه کمک می‌کند تا ژل رسانای بیشتری را حمل کند که از خشک شدن سریع و از دست دادن سیگنال در مقایسه با نسخه‌های استاندارد جلوگیری می‌کند. این ژل همچنین به عنوان ضربه گیر عمل می‌کند و اثرات منفی حرکت بیمار بر تماس پوست با الکترود را کاهش می‌دهد و تشخیص سیگنال را تضمین می‌کند. محققان توانایی دستگاه اسفنجی را برای نظارت بر انقباضات رحمی در حین زایمان آزمایش کردند و دریافتند که عملکرد آن به خوبی یا بهتر از یک الکترود معمولی است. به گفته محققان، الکترودهای اسفنجی به‌عنوان یک جایگزین کم‌هزینه و انعطاف‌پذیر، امکانات را برای کاربردهای مراقبت‌های بهداشتی پوشیدنی، از جمله استفاده در معاینات پزشکی که نیاز به حرکت بیماران دارد، یا برای نظارت طولانی‌مدت افراد در خانه یا محل کار، افزایش می‌دهد.