“電子墨水”可監(jiān)測(cè)腦電波 有望拓展非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用
打印在頭皮上的電子文身墨水。圖片來(lái)源：美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校
【總編輯圈點(diǎn)】
科技日?qǐng)?bào)北京12月3日電 （記者張佳欣）美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校團(tuán)隊(duì)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(cè)量大腦活動(dòng)。該研究可為目前監(jiān)測(cè)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(jìn)非侵入性腦機(jī)接口設(shè)備的設(shè)計(jì)方式并拓展其應(yīng)用范圍。相關(guān)論文2日刊發(fā)于《細(xì)胞生物材料》雜志上。
該團(tuán)隊(duì)一直在開發(fā)一種可追蹤人體皮膚表面身體信號(hào)的電子文身傳感器。將其應(yīng)用于胸部可測(cè)量心臟活動(dòng)，應(yīng)用于肌肉可測(cè)量疲勞程度，應(yīng)用于腋下則可測(cè)量汗液成分。過(guò)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(zhuǎn)移到皮膚上，但這種方法只適用于無(wú)毛發(fā)區(qū)域。
設(shè)計(jì)出與毛發(fā)皮膚兼容的材料，一直是電子文身傳感器技術(shù)開發(fā)面臨的一個(gè)長(zhǎng)期挑戰(zhàn)。現(xiàn)在，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種由導(dǎo)電聚合物制成的液體墨水。這種墨水可流過(guò)毛發(fā)到達(dá)頭皮，干燥后可充當(dāng)薄膜傳感器，通過(guò)頭皮采集大腦活動(dòng)。
利用計(jì)算機(jī)算法，團(tuán)隊(duì)可在患者頭皮上找出腦電圖電極的點(diǎn)位。然后，使用數(shù)控噴墨打印機(jī)將一層薄薄的電子文身墨水噴灑到這些點(diǎn)位上。該過(guò)程快速、無(wú)需接觸，不會(huì)讓患者感到不適。
團(tuán)隊(duì)在5名頭發(fā)較短的參與者頭皮上打印了墨水。同時(shí)，他們也在電子文身旁邊貼上了傳統(tǒng)的腦電圖電極。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種墨水在檢測(cè)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(gè)小時(shí)后開始變干，超過(guò)三分之一的電極未能接收到任何信號(hào)。而電子文身墨水至少在24小時(shí)內(nèi)保持了穩(wěn)定的連接。
團(tuán)隊(duì)計(jì)劃未來(lái)在墨水中嵌入無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射器，以實(shí)現(xiàn)完全無(wú)線的腦電圖過(guò)程。
人們對(duì)電子墨水技術(shù)并不陌生，電子墨水屏手機(jī)、錢包、遙控器都是常見(jiàn)的應(yīng)用。該技術(shù)的一大優(yōu)點(diǎn)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(shí)，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(gè)性”?，F(xiàn)在有心之人將它與醫(yī)療技術(shù)結(jié)合，開辟出廣闊的應(yīng)用空間，成為名副其實(shí)的“黑科技”。神奇的技術(shù)潛伏在我們身邊，需要?jiǎng)?chuàng)意把它召喚出來(lái)。
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