“電子墨水”可監(jiān)測腦電波 有望拓展非侵入式腦機接口技術應用
打印在頭皮上的電子文身墨水。圖片來源：美國得克薩斯大學奧斯汀分校
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科技日報北京12月3日電 （記者張佳欣）美國得克薩斯大學奧斯汀分校團隊首次發(fā)明了一種液體電子文身墨水，醫(yī)生可將其打印在患者頭皮上，作為傳感器以測量大腦活動。該研究可為目前監(jiān)測腦電波和診斷神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供一種有前景的替代方案，有望改進非侵入性腦機接口設備的設計方式并拓展其應用范圍。相關論文2日刊發(fā)于《細胞生物材料》雜志上。
該團隊一直在開發(fā)一種可追蹤人體皮膚表面身體信號的電子文身傳感器。將其應用于胸部可測量心臟活動，應用于肌肉可測量疲勞程度，應用于腋下則可測量汗液成分。過去，電子文身傳感器通常被打印在薄薄的一層黏合材料上，然后再轉移到皮膚上，但這種方法只適用于無毛發(fā)區(qū)域。
設計出與毛發(fā)皮膚兼容的材料，一直是電子文身傳感器技術開發(fā)面臨的一個長期挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，團隊設計了一種由導電聚合物制成的液體墨水。這種墨水可流過毛發(fā)到達頭皮，干燥后可充當薄膜傳感器，通過頭皮采集大腦活動。
利用計算機算法，團隊可在患者頭皮上找出腦電圖電極的點位。然后，使用數(shù)控噴墨打印機將一層薄薄的電子文身墨水噴灑到這些點位上。該過程快速、無需接觸，不會讓患者感到不適。
團隊在5名頭發(fā)較短的參與者頭皮上打印了墨水。同時，他們也在電子文身旁邊貼上了傳統(tǒng)的腦電圖電極。結果發(fā)現(xiàn)，這種墨水在檢測腦電波方面的表現(xiàn)同樣出色，且噪聲極小。
傳統(tǒng)電極上的凝膠6個小時后開始變干，超過三分之一的電極未能接收到任何信號。而電子文身墨水至少在24小時內(nèi)保持了穩(wěn)定的連接。
團隊計劃未來在墨水中嵌入無線數(shù)據(jù)發(fā)射器，以實現(xiàn)完全無線的腦電圖過程。
人們對電子墨水技術并不陌生，電子墨水屏手機、錢包、遙控器都是常見的應用。該技術的一大優(yōu)點是柔軟，可用在各種表面，如紙上、布上，甚至皮膚上。另外，電子墨水不需要恒定電源，其耗能微乎其微。其實，電子墨水文身一開始真的只是文身，年輕人用它“瞬間切換圖案”，彰顯出“個性”。現(xiàn)在有心之人將它與醫(yī)療技術結合，開辟出廣闊的應用空間，成為名副其實的“黑科技”。神奇的技術潛伏在我們身邊，需要創(chuàng)意把它召喚出來。
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