“電子墨水”可監測腦電波 有望拓展非侵入式腦機接口技術應用

打印在頭皮上的電子文身墨水。圖片來源：美國得克薩斯大學奧斯汀分校

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科技日報北京12月3日電 （記者張佳欣）美國得克薩斯大學奧斯汀分校團隊首次發明了一種液體電子文身墨水，醫生可將其打印在患者頭皮上，作為傳感器以測量大腦活動。該研究可為目前監測腦電波和診斷神經系統疾病提供一種有前景的替代方案，有望改進非侵入性腦機接口設備的設計方式并拓展其應用范圍。相關論文2日刊發于《細胞生物材料》雜志上。

該團隊一直在開發一種可追蹤人體皮膚表面身體信號的電子文身傳感器。將其應用于胸部可測量心臟活動，應用于肌肉可測量疲勞程度，應用于腋下則可測量汗液成分。過去，電子文身傳感器通常被打印在薄薄的一層黏合材料上，然后再轉移到皮膚上，但這種方法只適用于無毛發區域。

設計出與毛發皮膚兼容的材料，一直是電子文身傳感器技術開發面臨的一個長期挑戰。現在，團隊設計了一種由導電聚合物制成的液體墨水。這種墨水可流過毛發到達頭皮，干燥后可充當薄膜傳感器，通過頭皮采集大腦活動。

利用計算機算法，團隊可在患者頭皮上找出腦電圖電極的點位。然后，使用數控噴墨打印機將一層薄薄的電子文身墨水噴灑到這些點位上。該過程快速、無需接觸，不會讓患者感到不適。

團隊在5名頭發較短的參與者頭皮上打印了墨水。同時，他們也在電子文身旁邊貼上了傳統的腦電圖電極。結果發現，這種墨水在檢測腦電波方面的表現同樣出色，且噪聲極小。

傳統電極上的凝膠6個小時后開始變干，超過三分之一的電極未能接收到任何信號。而電子文身墨水至少在24小時內保持了穩定的連接。

團隊計劃未來在墨水中嵌入無線數據發射器，以實現完全無線的腦電圖過程。

人們對電子墨水技術并不陌生，電子墨水屏手機、錢包、遙控器都是常見的應用。該技術的一大優點是柔軟，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，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“個性”。現在有心之人將它與醫療技術結合，開辟出廣闊的應用空間，成為名副其實的“黑科技”。神奇的技術潛伏在我們身邊，需要創意把它召喚出來。