自制“橡皮泥”可读取人体电信号
发布时间: 2024-09-23 11:32:35
科技日报北京9月22日电（记者张佳欣）据发表在最新一期《设备》杂志上的论文，美国马萨诸塞大学阿默斯特分校研究人员展示了一种自制的、能读取大脑、心脏、肌肉和眼部活动信号的“橡皮泥”。这种“橡皮泥”是一种“柔性电路”材料，具备导电性能，有望催生经济高效的柔性生物识别传感器。
柔性电路可用作人体皮肤上的可穿戴电极。图片来源：论文资深作者、生物医学工程助理教授德米特里·基列夫
这种导电的柔性电路是由面粉、水、盐、发酵粉和植物油制成的，盐是其具有导电性的关键。
研究人员使用这种柔性电路作为接口，测量电力或人体生物电势。结果发现，与市面上的凝胶电极相比，这些柔性电路能有效捕捉了各种电生理测量值，如用于记录大脑活动的脑电图（EEG）、记录心脏跳动的心电图（ECG）、用于跟踪眼球运动的眼电图（EOG）以及用于记录肌肉收缩的肌电图（EMG）。
论文资深作者、生物医学工程助理教授德米特里·基列夫解释说，就测量质量而言，判断一种电极材料是否优于另一种指标是阻抗。电极与组织之间的阻抗越低，两者之间的导电性就越好，测量生物电势的能力也就越强。
研究发现，柔性电路电极的阻抗与市售凝胶电极相当，并且比另一种对比电极性能好两倍。
基列夫介绍了这种材料的几大优势。首先是成本，如果用预制黏土，每个电极的成本仅为1美分左右，而普通电极的平均成本在0.25—1美元之间。
此外，这种材料还有弹性，可以多次成型，重复使用，贴合皮肤轮廓，还可以添加更多黏土使其变大，断裂了可以轻松再连接。其他类似的最先进的可穿戴生物电子产品由碳纳米管、石墨烯、银纳米线和有机聚合物制成。虽然这些材料导电性高，但价格昂贵，难以处理或制造，多为一次性使用且易碎。
而且，这些材料还可作为一种儿童玩具，通过连接电源为艺术品添加灯光，以此方式教授孩子们电路知识。如果有需要，在家中或实验室里就能制作这种材料。
面粉、水、盐、发酵粉、植物油……看到这些“食材”，你可能会联想到某种美食。令人意外的是，科研人员竟然将它们制作成可用于生物识别传感器的柔性电路，真是脑洞大开！通常来说，柔性电子产品以可弯曲、折叠或拉伸的金属、高分子聚合物等为材料，能够很好地贴附在人体皮肤上。上述研究成果围绕柔性电子材料进行大胆创新，为柔性电子技术的发展带来新思路。
（原标题：自制“橡皮泥”可读取人体电信号 或将催生新柔性生物识别传感器）
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