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年,格拉茨理工大学固体物理研究所的印刷和软电子应用材料实验室(LAMPSe)负责人FrancescoGreco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,使用喷墨打印机将其打印在标准的纹身纸上,然后贴在皮肤上,用于测量心脏或肌肉活动。
这种类型的电极在年进行了优化,为心电图或肌电图(EMG)等电生理检查开辟了全新的道路。得益于至纳米的厚度(约为人的头发的倍),纹身能适应凹凸不平的皮肤,而且在身上几乎不会被察觉。
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。它们特别适合长期测量。即使是长在纹身上的毛发也不会干扰信号记录。
在这一开创性成就的基础上,Greco与EsmaIsmailova(法国圣埃蒂安国立高等矿业学院生物电子学系)和LauraFerrari(意大利圣安娜超级学院生物机器人研究所)一起,在生物电信号测量方面取得了另一个里程碑式的成就:该小组对纹身电极进行了修改,使其也可用于脑电图(EEG),即测量大脑活动。
为此,研究人员采用了与年相同的方法,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,使纹身电极与皮肤之间的连接更加紧密,并以最大的质量记录脑电信号。
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,它们更难被高质量地捕捉到。LauraFerrari解释说,她在攻读博士期间曾参与过这个项目,现在是法国的博士后研究员。
在实际临床条件下的测试表明,用优化后的纹身电极进行的脑电图测量与传统的脑电图电极一样成功。
由于喷墨打印和可商购的材料,我们的纹身电极比目前的脑电图电极的价格要低得多,而且在佩戴舒适度和长期测量方面也有更多的优势。Greco说。
新的纹身电极是是首个适用于长期脑电图测量的干式电极,同时又能与磁脑成像(MEG)兼容。MEG是一种成熟的监测大脑活动的方法,到目前为止,只能使用所谓的湿电极。这类电极是在电解质、凝胶或电极膏的基础上工作的,因此很快就会变干,不适合长期测量。新一代的纹身电极完全由导电聚合物组成,也就是说,它不含任何金属,金属对于MEG检查来说是有问题的,而且完全用喷墨打印。
用我们的方法,我们可以生产出完美兼容MEG的电极,同时降低了成本和生产时间。Greco说。目前,这位格拉茨大学的研究人员正在酝酿着如何将这项技术应用于诊所、神经工程以及脑部计算机接口领域,并在脑部计算机接口领域中进行设想。
论文标题为《Conductingpolymertattooelectrodesinclinicalelectro-andmagneto-encephalography》,发表在在《npjFlexibleElectronics》杂志上。