长期稳定的电极，可穿戴脑机接口

可穿戴医疗设备是未来医学的重要组成部分，也是全世界研究人员关注的重点。它们为在医疗环境之外对患者进行长期持续监测打开了大门，使临床医生对所发生的情况有一个准确的了解，并有更好的机会有效地治疗他们的疾病。

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发了一种脑电图电极，病人可以戴在头上进行监测大脑活动。该脑电图电极系统可以作为脑机接口(BCI)，可以通过控制大脑信号帮助修复中风和其他疾病对大脑造成的损伤。

这个电极，发表在杂志上的一篇新论文中生物传感器和生物电子学它可以舒适、稳定地佩戴长达四周，不需要任何医务人员介入维护。这是对现有电极的巨大改进，因为这类电极通常每隔几小时或最多几天就需要更换一次。

“我们希望人们可以在家里长时间地戴着它，在那里进行康复治疗，而不必去诊所康复中心科克雷尔工程学院生物医学工程系助理教授、该项目的负责人之一王惠良(Evan)说:“当你中风后恢复时，这就更具有挑战性了。”

如今的脑电图电极主要有两种类型，干式和湿式，但这两种电极都不能很好地进行长期的持续监测。凝胶型湿电极的记录效果更好大脑的活动但需要比干电极更多的维护。

研究人员的新电极具有湿凝胶电极的优点，并消除了主要的缺点，如它们容易变干然后脱落。该项目建立在早期研究阶段的一个有前景的解决方案上，包括使用导电聚合物作为电极的基础。

研究人员将这一想法进一步发展导电聚合物与高含水量的聚合物一起。这使得他们可以利用凝胶基材料的优势，主要是他们可以给出精确的记录，尽管皮肤和头发会产生干扰，这一概念被称为电极-皮肤阻抗。

王和他的团队与钱德拉家族电气与计算机工程系的教员们合作:José del R. Millán教授和贾瑶瑶助理教授，他们都是BCI方面的专家。他们共同开发并表征了新的基于脑电图电极的BCI系统。

电极系统记录大脑活动，比如大脑告诉手移动。然而，中风会破坏身体各部分之间的神经通路，使其更难发送行动信号。脑机接口和功能性电刺激的结合可以将移动身体部位的想法转化为刺激目标区域执行大脑命令的行动。这种方法可以帮助重建大脑和被中风损伤的身体其他部位之间的沟通途径。

del Millán说:“这些新的脑电图电极有可能彻底改变非侵入性脑电接口领域，目前每一次设置该系统都需要大量的专家支持。”“此外，由于掌握BCI并诱导功能恢复和大脑可塑性需要主体训练，拥有一个人们可以全天自主使用的永久性系统将提高这项技术的潜力。”

研究人员下一步要做的是扩大电极这种可穿戴的基于脑电图的活动有哪些脑机接口可以促进。他们也在研究它的应用，比如控制轮椅，移动假肢和更多。

该团队包括来自生物医学工程系的周骏(Ju-Chun Hseih)、理查德·安德森(Richard Anderson)、凯永凯文·唐(Kai Wing Kevin Tang)、王文良(Wenliang Wang)和Ilya Pyatnitskiy;来自钱德拉家族电气与计算机工程系的Hussein Alawieh、Fumiaki Iwane和Linran Zhao;德克萨斯大学奥斯汀文学院心理学系的赛义德·阿卜杜拉;以及来自蒙特利尔理工大学化学工程系的杨丽。

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