“电子墨水”可监测脑电波有望拓展非侵入式脑机接口技术应用

2024-12-04 11:23:18 科技日报

打印在头皮上的电子文身墨水。图片来源：美国得克萨斯大学奥斯汀分校

【总编辑圈点】

科技日报北京12月3日电（记者张佳欣）美国得克萨斯大学奥斯汀分校团队首次发明了一种液体电子文身墨水，医生可将其打印在患者头皮上，作为传感器以测量大脑活动。该研究可为目前监测脑电波和诊断神经系统疾病提供一种有前景的替代方案，有望改进非侵入性脑机接口设备的设计方式并拓展其应用范围。相关论文2日刊发于《细胞生物材料》杂志上。

该团队一直在开发一种可追踪人体皮肤表面身体信号的电子文身传感器。将其应用于胸部可测量心脏活动，应用于肌肉可测量疲劳程度，应用于腋下则可测量汗液成分。过去，电子文身传感器通常被打印在薄薄的一层黏合材料上，然后再转移到皮肤上，但这种方法只适用于无毛发区域。

设计出与毛发皮肤兼容的材料，一直是电子文身传感器技术开发面临的一个长期挑战。现在，团队设计了一种由导电聚合物制成的液体墨水。这种墨水可流过毛发到达头皮，干燥后可充当薄膜传感器，通过头皮采集大脑活动。

利用计算机算法，团队可在患者头皮上找出脑电图电极的点位。然后，使用数控喷墨打印机将一层薄薄的电子文身墨水喷洒到这些点位上。该过程快速、无需接触，不会让患者感到不适。

团队在5名头发较短的参与者头皮上打印了墨水。同时，他们也在电子文身旁边贴上了传统的脑电图电极。结果发现，这种墨水在检测脑电波方面的表现同样出色，且噪声极小。

传统电极上的凝胶6个小时后开始变干，超过三分之一的电极未能接收到任何信号。而电子文身墨水至少在24小时内保持了稳定的连接。

团队计划未来在墨水中嵌入无线数据发射器，以实现完全无线的脑电图过程。

人们对电子墨水技术并不陌生，电子墨水屏手机、钱包、遥控器都是常见的应用。该技术的一大优点是柔软，可用在各种表面，如纸上、布上，甚至皮肤上。另外，电子墨水不需要恒定电源，其耗能微乎其微。其实，电子墨水文身一开始真的只是文身，年轻人用它“瞬间切换图案”，彰显出“个性”。现在有心之人将它与医疗技术结合，开辟出广阔的应用空间，成为名副其实的“黑科技”。神奇的技术潜伏在我们身边，需要创意把它召唤出来。

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