未来的诊断医学看起来可能会更加赛博朋克化。科学家们刚刚公布了一项技术,未来人们可以通过定制的临时电子纹身来监测他们的大脑和身体状况。德克萨斯大学奥斯汀分校和其他机构的科学家开发了这项技术,旨在避免传统脑电图(EEG)测试的局限性。研究人员成功地使用专门设计的液态墨水非侵入性地打印到患者的头皮上,测量了人们的脑电活动。这一创新可能使EEG和其他诊断测试变得更加便捷。
EEG是监测人们脑部健康和诊断各种疾病(如癫痫、睡眠呼吸暂停或脑肿瘤)的重要工具。但这是一个繁琐的过程,因为医务人员需要仔细标记和操作电极在患者头皮上的位置,这可能需要长达两小时的时间。虽然EEG帽和其他发展已经简化了这一过程,但它们也有缺点。例如,帽子仍然需要连接大量电线,这对患者来说可能不舒服,而常用的湿凝胶通常在几小时内就会干燥。
UT研究人员相信他们的技术可以规避许多这些缺点。他们不是第一个创造超薄传感器的人,这种传感器可以从我们的皮肤表面跟踪生物指标,通常被称为电子纹身(也称为e-tattoos)。但过去的版本需要放置在无毛皮肤上,限制了其应用范围。为了克服这一障碍,研究人员开发了一种由导电聚合物制成的特殊液态墨水,即使在有头发的头皮上干燥后也能测量脑电活动。
研究团队在五名短发志愿者身上测试了他们的墨水。他们使用计算机算法确定最佳位置,然后通过数字控制的喷墨打印机快速将墨水电极应用到志愿者的头皮上。为了进行对比,传统电极也被附着在志愿者的头上。研究人员发现,与传统电极相比,e-tattoos在测量志愿者脑电活动方面表现相当出色。此外,e-tattoos的连接更稳定,可持续长达24小时,而传统电极在6小时左右就开始失去信号,因为凝胶变干了。
在另一轮实验中,研究人员修改了墨水,使其能够生成替代传统EEG电线的线路。这个版本不仅减少了物理电线的使用,还似乎降低了信号干扰的风险。
“这项研究通过在头皮上印刷和自干燥的导电墨水引入了非侵入性脑监测技术的突破,”研究人员在周一发表于《细胞生物材料》的论文中写道。
还需要更多的研究来验证该团队的技术与传统方法相比的准确性。但如果他们的工作取得成功,可能会带来一系列应用。除了改进EEG外,研究人员还相信他们的基于墨水的传感器可以彻底改变脑机接口设备。这些设备记录并翻译脑电活动以执行外部命令,例如仅通过思想移动机器人肢体。研究人员表示,这种墨水可以使人们不再需要佩戴笨重的头戴式设备来操作这些设备。
“我们的研究有可能彻底改变非侵入性脑机接口设备的设计,”德克萨斯大学奥斯汀分校的生物医学工程师José Millán在大学的一份声明中说。
研究人员仍需对其技术进行许多小规模和大规模的调整,才能使其准备好投入公共使用。他们希望最终能在墨水中加入无线数据传输器,这样医生将来就可以进行真正无线的EEG测试。
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