顆粒在線訊：在人體表面采集高質(zhì)量腦電信號是一項頗具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。中國科學(xué)院過程工程研究所研究員白碩團(tuán)隊聯(lián)合清華大學(xué)副教授張沕琳團(tuán)隊，開發(fā)出兼具導(dǎo)電性、粘附性、抗干擾性的多功能水凝膠電極，可實現(xiàn)高質(zhì)量無線采集前額腦電信號。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Materials上。

　　高質(zhì)量的腦電信號可用于腦部相關(guān)疾病診療以及注意力水平評估，在航空航天、外科手術(shù)等領(lǐng)域頗具應(yīng)用價值?，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，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。同時，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，無法抵抗汗水、運動偽影等干擾因素，難以滿足高效采集的需求。 

　　研究團(tuán)隊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，研究通過交聯(lián)密度的調(diào)控，同時實現(xiàn)了低拉伸彈性和高彈性。實驗表明，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關(guān)鍵指標(biāo)方面均性能優(yōu)異，同時具有長期使用穩(wěn)定性以及對汗水、運動偽影等常見干擾因素的良好抵抗能力。研究通過特殊算法可進(jìn)一步將采集到的高質(zhì)量腦電信號轉(zhuǎn)化為注意力水平，并進(jìn)行7個分類的預(yù)測。為探究預(yù)測準(zhǔn)確率，研究人員對24位志愿受試者進(jìn)行腦電數(shù)據(jù)的五重交叉實驗，在實驗室階段性能良好，平均預(yù)測準(zhǔn)確率為91.5%。 

　　研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、北京市自然科學(xué)基金面上項目、國家自然科學(xué)基金的支持。 

多功能水凝膠傳感界面用于腦電信號高效采集和注意力水平評估

來源：過程工程研究所