顆粒在線訊：在人體表面采集高質(zhì)量腦電信號(hào)是一項(xiàng)頗具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所研究員白碩團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清華大學(xué)副教授張沕琳?qǐng)F(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)出兼具導(dǎo)電性、粘附性、抗干擾性的多功能水凝膠電極，可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量無(wú)線采集前額腦電信號(hào)。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Materials上。

　　高質(zhì)量的腦電信號(hào)可用于腦部相關(guān)疾病診療以及注意力水平評(píng)估，在航空航天、外科手術(shù)等領(lǐng)域頗具應(yīng)用價(jià)值?，F(xiàn)有的腦電采集裝置較為笨重而復(fù)雜，易影響受試者的腦活動(dòng)，且噪聲功率高、抗干擾能力差，難以采集到高質(zhì)量的腦電信號(hào)。同時(shí)，人體組織和傳感電極間存在的電學(xué)、力學(xué)特性的本質(zhì)差異也是信號(hào)失真的主要原因。目前采集裝置中使用的水凝膠由于性能不佳，無(wú)法抵抗汗水、運(yùn)動(dòng)偽影等干擾因素，難以滿足高效采集的需求。 

　　研究團(tuán)隊(duì)利用多功能納米顆粒增強(qiáng)效應(yīng)和均質(zhì)網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，開(kāi)發(fā)出兼具導(dǎo)電性、粘附性、柔性、彈性以及生物兼容性的多功能水凝膠，彌合人體組織與電極間的差異，為腦電信號(hào)采集提供高效穩(wěn)定的傳導(dǎo)渠道。研究人員利用自由基氧化降解策略制備了仿貽貝聚多巴胺納米顆粒。自由基破壞了聚多巴胺聚集體中的π堆積作用，促進(jìn)了吲哚單元向吡咯酸單元的轉(zhuǎn)化，為凝膠體系提供了更強(qiáng)的離子導(dǎo)電和組織粘附性能。此外，研究通過(guò)交聯(lián)密度的調(diào)控，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低拉伸彈性和高彈性。實(shí)驗(yàn)表明，基于該水凝膠制備的傳感電極在接觸阻抗和噪聲功率兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)方面均性能優(yōu)異，同時(shí)具有長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性以及對(duì)汗水、運(yùn)動(dòng)偽影等常見(jiàn)干擾因素的良好抵抗能力。研究通過(guò)特殊算法可進(jìn)一步將采集到的高質(zhì)量腦電信號(hào)轉(zhuǎn)化為注意力水平，并進(jìn)行7個(gè)分類(lèi)的預(yù)測(cè)。為探究預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，研究人員對(duì)24位志愿受試者進(jìn)行腦電數(shù)據(jù)的五重交叉實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室階段性能良好，平均預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為91.5%。 

　　研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、北京市自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。 

多功能水凝膠傳感界面用于腦電信號(hào)高效采集和注意力水平評(píng)估

來(lái)源：過(guò)程工程研究所