浙江
佐治亚理工学院的研究人员开发了一种几乎难以察觉的微结构脑传感器，可插入毛囊之间和皮下略深的微小空间。该传感器可提供高保真信号，使脑机接口 (BCI) 在日常生活中的持续使用成为可能。
01 半侵入式BCI的优势
脑机接口 (BCI) 在脑电活动与外部设备（例如脑电图设备、计算机、机械肢体和其他脑监测设备）之间建立了直接的通信通路。脑信号通常通过非侵入式方式捕获，即使用导电电极凝胶将电极安装在人体头皮表面，以获得最佳阻抗和数据质量。此外，诸如脑植入物等更具侵入性的信号捕获方法也是可行的，但本研究旨在研发易于放置且制造可靠的传感器。
乔治·W·伍德拉夫机械工程学院的哈里斯·桑德斯·Jr. 教授 Hong Yeo 将最新的微针技术与其在可穿戴传感器技术领域的深厚专业知识相结合，有望实现长时间稳定的脑信号检测，并轻松插入一种新型无痛、可穿戴的微针脑机接口无线传感器，该传感器可置于毛囊之间。这种新型无线脑机接口采用皮肤植入，体积极小，相比传统的凝胶或干电极，具有诸多优势。
“我之所以开始这项研究，是因为我的主要目标是开发新的传感器技术来支持医疗保健，而且我之前在脑机接口和柔性头皮电子设备方面有经验，”杨说道，他同时也是佐治亚理工学院人才与技术研究所的教员。“我知道我们需要更好的脑机接口传感器技术，并且发现，如果我们能够通过微型化传感器，稍微穿透皮肤并避开毛发，我们就可以通过更接近信号源来显著提高信号质量，并减少不必要的噪音。”
02不到一毫米的脑机接口与AR的应用
目前的脑机接口系统由笨重的电子设备和刚性传感器组成，这使得接口在用户日常活动时无法正常工作。Yeo 和同事构建了一个用于神经信号捕捉的微型传感器，可以在日常活动中轻松佩戴，从而为脑机接口设备开启了新的潜力。他的技术使用导电聚合物微针捕捉电信号，并沿着柔性聚酰亚胺/铜线传输这些信号——所有这些都封装在不到 1 毫米的空间内。
一项针对六名使用该设备控制增强现实(AR) 视频通话的受试者的研究发现，高保真神经信号捕捉可持续长达 12 小时，且皮肤与传感器接触处的电阻极低。受试者可以在白天的大部分时间站立、行走和奔跑，脑机接口成功记录并分类神经信号，指示用户关注的视觉刺激类型，准确率高达 96.4%。测试期间，由于这款新型微型脑部传感器正在捕捉视觉刺激，受试者可以免提查找手机联系人、发起和接听 AR 视频通话，同时还能完全自由地活动。
Yeo 表示，研究结果表明，这种可穿戴 BCI 系统可能实现实用且连续的界面活动，从而有可能实现人机融合技术的日常应用。
“我坚信合作的力量，因为当今的许多挑战过于复杂，任何个人都无法独自解决，”杨说道。“因此，我要向团队中的所有研究人员以及使这项工作成为可能的杰出合作者表示感谢。我将继续与团队合作，共同改进脑机接口技术，使其在康复和假肢领域发挥更大的作用。”
新闻来源：Tech Xplore
论文参考：DOI: 10.1073/pnas.2419304122
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