研究人员开发出一种低成本纹身电极可记录大脑活动

据外媒报道,欧洲工程师优化了一项新技术,即使用临时纹身电极来记录脑电图(EEG)大脑活动。这项技术成本低廉,可以用喷墨打印机打印出来,并且还能像传统电极一样准确地输出脑电图数据。

研究人员开发出一种低成本创新纹身电极可记录大脑活动

2015年,格拉茨理工大学固体物理研究所的研究人员与意大利科学家一起开发出了所谓的 “纹身电极”。这是一种导电聚合物,使用喷墨打印机在标准纹身纸上打印,然后贴在皮肤上,用于测量心脏或肌肉活动。

这种类型的电极在2018年经过优化后,为电生理检查(如心电图(ECG)或肌电图(EMG))开辟了全新途径。得益于700至800纳米的厚度,也就是比人的头发薄100倍左右的纹身能适应不均匀的皮肤,在身上几乎看不出来。此外,”纹身 “是干式电极;与凝胶电极不同的是,它们的工作原理是没有液体界面,不会变干。特别适合长期测量。即使是长在纹身上的毛发也不会干扰信号记录。

新一代的纹身电极

在这一开创性成果的基础上,研究人员合作进行优化,现在在生物电信号测量方面又取得了一个里程碑式的成就:该小组对纹身电极进行了修改,使其也可以用于脑电图(EEG)–即测量大脑活动。

为此,研究人员采用了与2018年相同的方法,即在纹身纸上喷墨打印导电聚合物。转印纸和导电聚合物的成分和厚度进行了优化,以实现纹身电极与皮肤之间的更好连接,并以最大的质量记录脑电图信号,因为”脑电波属于低频范围,脑电信号的振幅很低。与EMG或心电图信号相比,它们更难以高质量地捕捉到。

在真实临床条件下的测试表明,用优化后的纹身电极测量脑电图与传统的脑电图电极一样成功。而且由于喷墨打印和市售基材的原因,该研究纹身电极比目前的脑电图电极价格要低得多,而且在佩戴舒适度和长期测量方面也有更多的优势。

首款与MEG兼容的干式电极

新型纹身电极是首个适用于长期脑电图测量的干式电极,同时与磁脑电图(MEG)兼容。MEG是用于监视大脑活动的公认方法,到目前为止,只能使用所谓的“湿电极”。这样的电极基于电解质,凝胶或电极膏而工作,因此很快变干并且不适合长期测量。新一代纹身电极仅由导电聚合物组成,也就是说,它不包含任何可能对MEG检查造成问题的金属,并且仅通过喷墨印刷。目前,研究人员正在酝酿着如何将这项技术应用于临床、神经工程以及脑机接口领域。

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