记录人脑内部发生的事情并不是一件简单的任务,主要是因为有一个头骨挡在路上。多年来,我们开发了多种方法使用电极,但一组科学家刚刚取得了重大飞跃,发明了一种生物相容性液体墨水,可用于将临时“电子纹身”传感器直接打印到头皮上。
测试如脑电图(EEG)在诊断许多不同的神经系统疾病方面具有无价的价值,但无法回避的事实是,它们可能既耗时又让患者感到不舒服。
典型的脑电图检查首先由技术人员对患者的头皮进行艰苦的测量,精确定位电极将附着在皮肤上的精确位置。它们通过长电线连接到数据收集机,患者必须拴在数据收集机上直到测试完成——有时要拴上几个小时。
现在,由德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家领导的团队正在提供一种新的前进方向。他们一直在发展电子纹身,直接应用于皮肤的传感器来测量各种身体功能,包括心率,,以及汗液中不同化合物的浓度。虽然这项技术一直在进步,但也存在一个问题。
“设计与多毛皮肤兼容的材料一直是电子纹身技术中的一个持续挑战,”共同通讯作者 Nanshu Lu 在一篇文章中解释道。陈述。以前的电子纹身是通过薄薄的粘合层将其转移到皮肤上,但对于大多数人来说,由于头发的存在,这在头皮上不起作用。
因此,卢和团队想出了一个新方法。他们开发了一种由导电聚合物组成的液体生物相容性墨水。它甚至可以通过头发到达头皮皮肤,一旦干燥,它就可以充当生物传感器。
“我们在传感器设计、生物相容性墨水和高速打印方面的创新为电子纹身传感器的未来在体制造铺平了道路,在临床环境内外都有广泛的应用,”卢说。
为了测试他们的创新,他们将电子墨水电极打印到五名短发志愿者的头皮上。电极采用复杂的算法设计,并使用数控打印机将其薄薄地喷在头皮上。研究人员表示,它快速、无痛且经济高效。
将电子纹身与放置在其旁边的传统电极进行比较,发现它们的性能大致相同。更重要的是,它们的持续时间更长——用于将正常电极粘附到皮肤上的导电凝胶在几个小时后开始变干,导致数据收集不太准确,而电子纹身至少可以保持 24 小时稳定。
他们还打印了从电极延伸到头骨底部的电子墨水“电线”,这意味着可以使用更短的物理电线将电极连接到数据收集设备。他们希望有一天,通过调整墨水的配方以包括数据传输器,整个过程可以完全无线化。
这为这项技术提供了更多应用的可能性。是其中目前正在开发新技术,但您通常需要某种方式来附加到外部设备。通过电子纹身,可以将电线直接打印到皮肤上。
不过,首先,需要更多的测试来优化针对不同头发类型的技术——作者指出,传统的脑电图帽通常不适合那些头发很浓密或卷曲的人,因此这可能是解决该问题的一个受欢迎的解决方案。
在体验过使用记号笔将电极正确放置在许多真人的头皮上——更不用说随后用洗发水洗去头发上所有导电凝胶的乐趣——笔者可以确认电子纹身听起来是一种更愉快的体验对于所有相关人员!
该研究发表在期刊上细胞生物材料。