Инженеры Университета штата Пенсильвания разработали проводящие чернила, которые превращают обычную краску в рабочие электроды. Их можно нанести прямо на кожу в любом цвете и форме — от аккуратного круга до забавной лисы или супергероя. После высыхания рисунок становится чувствительным датчиком, способным считывать сигналы сердца, мышц и мозга.
Работа опубликована 13 июля 2026 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Команда уже подала предварительную заявку на патент.
Почему обычные электроды неудобны
Классические электроды для ЭКГ, ЭМГ и ЭЭГ чаще всего делают из жёстких металлов. Они стабильны, но плохо держатся на движущемся теле и быстро отклеиваются при физической нагрузке. Более мягкие гидрогелевые варианты лучше повторяют форму кожи, однако со временем высыхают, теряют эластичность и начинают отслаиваться.
Кроме того, готовые заводские электроды при наложении оставляют воздушный зазор между датчиком и кожей. Это особенно заметно на волосистых или вспотевших участках и снижает точность измерений.
Как работают «рисуемые» электроды
Новые чернила представляют собой водный раствор нескольких полимеров и кислотных добавок. В жидком виде они напоминают клей, а на коже высыхают меньше чем за десять минут (процесс можно ускорить обычным феном). В состав легко добавить пищевые красители, поэтому датчик может быть любого цвета.
Главное преимущество — чернила наносятся прямо на кожу и полностью повторяют её рельеф. Чтобы соединить нарисованный электрод с электроникой, поверх него кладут пористую серебряную ткань. Жидкие чернила проникают в поры ткани, застывают и образуют надёжный контакт. Затем ткань подключают к небольшому беспроводному модулю, который передаёт данные по Bluetooth.
Пористая структура позволяет электроду растягиваться более чем на 150% без повреждений. Через поры легко проходит влага и волосы, поэтому датчик остаётся комфортным даже при длительном ношении и не вызывает раздражения.
Что уже удалось проверить
В одном из экспериментов нарисованные электроды снимали ЭКГ у добровольца в течение 12 часов повседневной активности. В другом тесте человек занимался спортом — датчики продолжали точно работать и не отклеивались. В третьем эксперименте сигналы мышц предплечья передавали роботу-протезу, и участник мог управлять механической кистью, вообще не касаясь её.
По словам руководителя группы Ларри Ченга (Larry Cheng), 12 часов — далеко не предел. Электроды легко смываются водой и наносятся заново. Дорогая электроника остаётся отдельным модулем, а сами датчики становятся расходным материалом. Одной банки чернил хватит на несколько дней или даже неделю.
Команда планирует расширить возможности сенсоров, чтобы они могли отслеживать не только электрические сигналы, но и биомаркеры — например, уровень кортизола или глюкозы. Кроме медицины, исследователи рассматривают применение технологии в ботанике: «умные растения» с нанесёнными электродами могли бы сообщать учёным о химическом состоянии окружающей среды.
Пока разработка находится на стадии лабораторных испытаний, но уже сейчас она показывает, как можно совместить точность медицинских измерений с удобством и даже элементами дизайна.
