一種集成到藍(lán)色頭帶中的新傳感器設(shè)計用于僅使用腦電波無線控制機(jī)器人。

這聽起來像是科幻小說中的場景：戴上專用的電子頭帶，用意念控制機(jī)器人。但是現(xiàn)在，最近發(fā)表在ACS Applied Nano Materials（美國化學(xué)學(xué)會應(yīng)用納米材料所）上的研究已經(jīng)朝著實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)邁出了一步。通過設(shè)計一種不依賴粘性導(dǎo)電凝膠的特殊 3D 圖案結(jié)構(gòu)，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了“干式”傳感器，可以測量大腦的電活動，甚至在頭發(fā)和頭部的隆起和曲線之間。

醫(yī)生使用腦電圖 (EEG) 監(jiān)測來自大腦的電信號，其中專門的電極被植入或放置在頭部表面。腦電圖有助于診斷神經(jīng)系統(tǒng)疾病，但它也可以被納入“腦機(jī)接口”，它使用腦電波來控制外部設(shè)備，例如假肢、機(jī)器人甚至視頻游戲。大多數(shù)非侵入性版本涉及使用“濕”傳感器，這些傳感器用粘糊糊的凝膠粘在頭上，會刺激頭皮，有時會引發(fā)過敏反應(yīng)。作為替代方案，研究人員一直在開發(fā)不需要凝膠的“干式”傳感器，但到目前為止，沒有一個能像黃金標(biāo)準(zhǔn)的濕式傳感器那樣工作。盡管像石墨烯這樣的納米材料可能是一個合適的選擇，它們扁平且通常呈片狀的性質(zhì)使它們與人類頭部的不均勻曲線不相容，尤其是在長時間內(nèi)。因此，F(xiàn)rancesca Iacopi 及其同事希望創(chuàng)建一種基于多晶石墨烯的 3D 石墨烯傳感器，該傳感器可以準(zhǔn)確監(jiān)測大腦活動而沒有任何粘性。

該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了幾個具有不同形狀和圖案的三維石墨烯涂層結(jié)構(gòu)，每個結(jié)構(gòu)的厚度約為10微米。在測試的形狀中，六邊形圖案在枕部彎曲、多毛的表面上效果最好--枕部是大腦視覺皮層所在的頭部底部的位置。該團(tuán)隊(duì)將這些傳感器中的8個納入一個彈性頭帶，將它們固定在頭的背面。當(dāng)與顯示視覺線索的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭盔相結(jié)合時，電極可以檢測到正在觀看的線索，然后與計算機(jī)合作，將信號解釋為控制四條腿機(jī)器人運(yùn)動的命令--完全不需要手。盡管新的電極還不能像濕式傳感器那樣工作，但研究人員說，這項(xiàng)工作代表了向開發(fā)強(qiáng)大的、易于實(shí)施的干式傳感器邁出的第一步，以幫助擴(kuò)大腦機(jī)接口的應(yīng)用。

美國化學(xué)學(xué)會（ACS）是一個由美國國會特許的非營利性組織。ACS的使命是推動更廣泛的化學(xué)事業(yè)及其從業(yè)人員，以造福于地球和全體人民。學(xué)會是全球領(lǐng)先的科學(xué)教育機(jī)構(gòu)，通過其多種研究方案、同行評議的期刊、科學(xué)會議、電子書和每周新聞期刊《化學(xué)與工程新聞》提供與化學(xué)有關(guān)的信息和研究。ACS的期刊是科學(xué)文獻(xiàn)中被引用最多、最值得信賴和閱讀最多的期刊之一；然而，ACS本身并不進(jìn)行化學(xué)研究。作為科學(xué)信息解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者，其CAS部門與全球創(chuàng)新者合作，通過策劃、連接和分析世界科學(xué)知識來加速突破。ACS的主要辦公室在華盛頓特區(qū)和俄亥俄州的哥倫布市。