[智能应用]微型脑机接口问世：能置于毛囊间读数据 [2P] [复制链接]

IT之家 4 月 13 日消息，美国佐治亚理工学院可穿戴智能系统和医疗保健中心携手韩国机构，开发出一种微型脑机接口，小到可置于头部的毛囊之间，未来有望造福残障人士。相关论文发表于最新一期《美国国家科学院院刊》。
据IT之家了解，脑机接口通过在大脑的电活动与外部设备（如脑电图设备、计算机、机械假肢以及其他脑监测设备）之间建立直接通信路径来实现信息交互。目前，脑信号通常通过非侵入式的方式获取，即在人体头皮表面安装电极并使用导电电极凝胶以获得最佳阻抗和数据质量。尽管侵入式信号采集方法（如脑部植入物）也是可行的，但新研究旨在开发一种既易于放置又能可靠制造的传感器。
乔治亚理工学院乔治・W・伍德鲁夫机械工程学院的哈里斯・桑德斯教授洪耀（Hong Yeo）将最新的微针技术与他在可穿戴传感器技术方面的深厚专业知识相结合，开发出了一种新型的无痛、可穿戴的微针脑机接口无线传感器。这种传感器能够稳定地检测长期脑信号，并且可以轻松地置于毛囊之间。与传统的凝胶或干电极相比，这种新型无线脑接口的皮肤放置位置和极小尺寸可能会带来诸多优势。
洪耀教授表示：“我开展这项研究的主要目标是开发新的传感器技术以支持医疗保健，因为我之前有脑机接口和柔性头皮电子设备的相关经验。我知道我们需要更好的脑机接口传感器技术，并且发现如果能够通过微型化传感器略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声。”
目前的脑机接口系统由体积庞大的电子设备和刚性传感器组成，这使得用户在日常活动中移动时无法正常使用这些接口。洪耀教授及其同事构建了一种微尺度的神经信号采集传感器，该传感器可以轻松地在日常活动中佩戴，为脑机接口设备带来了新的潜力。他的技术使用导电聚合物微针来捕捉电信号，并通过柔性聚酰亚胺 / 铜线传输这些信号，所有这些部件都被封装在不到 1 毫米的空间内。
在一项研究中，六名受试者使用该设备控制增强现实（AR）视频通话，结果表明，高保真神经信号采集可持续长达 12 小时，并且皮肤与传感器接触点的电阻非常低。受试者在白天的大部分时间里可以站立、行走和奔跑，而脑机接口能够成功记录并分类神经信号，准确率达到 96.4%，显示出用户所关注的视觉刺激。在测试过程中，受试者可以查看电话联系人并无需手动操作即可发起和接听增强现实视频通话，而这款新型微型脑传感器则在持续捕捉视觉刺激，同时给予用户完全的活动自由。
洪耀教授认为，研究结果表明这种可穿戴脑机接口系统可能会实现实用且连续的接口活动，有望使机器与人类融合技术在日常生活中得到应用。
洪耀教授坚信合作的力量，因为当今许多挑战过于复杂，非一人之力所能解决。他向其研究团队的所有成员以及使这项工作成为可能的杰出合作者表示感谢，并表示将继续与团队合作，以提升用于康复和假肢的脑机接口技术。

微型脑机接口问世：能置于毛囊间读数据
研发团队与背景
美国佐治亚理工学院可穿戴智能系统和医疗保健中心携手韩国机构合作开发出了这种微型脑机接口。相关论文发表于最新一期《美国国家科学院院刊》。乔治亚理工学院乔治·W·伍德鲁夫机械工程学院的哈里斯·桑德斯教授洪耀（Hong Yeo）开展这项研究主要是为开发新的传感器技术以支持医疗保健，他有脑机接口和柔性头皮电子设备的相关经验，深知需要更好的脑机接口传感器技术。

产品特点
尺寸与放置
这种微型脑机接口小到可置于头部的毛囊之间。它是一种新型的无痛、可穿戴的微针脑机接口无线传感器，由带有微型尖刺的十字形树脂制成，当置于用户头皮上时，尖刺会轻微刺穿皮肤来读取信号，每款设备还通过“蛇形互连器”电线最终连接到一台微处理器。

信号检测能力
能够稳定地检测长期脑信号。其技术使用导电聚合物微针来捕捉电信号，并通过柔性聚酰亚胺/铜线传输这些信号，所有部件被封装在不到1毫米的空间内。与传统的凝胶或干电极相比，该新型无线脑接口由于皮肤放置位置和极小尺寸，可能带来诸多优势，通过更接近信号源可显著提高信号质量并减少不必要的噪声。

便携性
目前的脑机接口系统由体积庞大的电子设备和刚性传感器组成，导致用户在日常活动中移动时无法正常使用。而洪耀教授及其同事构建的微尺度神经信号采集传感器，可以轻松地在日常活动中佩戴，为脑机接口设备带来了新的潜力。

实验结果
在一项研究中，六名受试者使用该设备控制增强现实（AR）视频通话，结果显示高保真神经信号采集可持续长达12小时，并且皮肤与传感器接触点的电阻非常低。受试者在白天大部分时间里可进行站立、行走和奔跑等活动，脑机接口能够成功记录并分类神经信号，准确率达到96.4%，能显示出用户所关注的视觉刺激。

应用前景
造福残障人士
未来有望造福残障人士，例如用于康复和假肢，帮助他们更好地控制相关设备，提高生活质量。

推动机器与人类融合技术
洪耀教授认为研究结果表明这种可穿戴脑机接口系统可能会实现实用且连续

　　美国佐治亚理工学院与韩国机构合作开发的微型脑机接口技术是一项令人振奋的创新。这项技术通过微型化传感器略微穿透皮肤并避开毛发，更接近信号源，从而显著提高信号质量并减少噪声。以下是对这项技术的一些点评：

　　1. 创新性：这项技术将微针技术与可穿戴传感器技术相结合，开发出无痛、可穿戴的微针脑机接口无线传感器，具有很高的创新性。

　　2. 实用性：这种传感器可以轻松地在日常活动中佩戴，为脑机接口设备带来了新的潜力，有望造福残障人士。

　　3. 舒适性：由于传感器尺寸极小，可以轻松置于毛囊之间，与传统的凝胶或干电极相比，可能会带来更好的佩戴舒适性。

　　4. 稳定性：研究结果表明，高保真神经信号采集可持续长达12小时，显示出很好的稳定性。

　　5. 准确性：受试者使用该设备控制增强现实视频通话时，脑机接口能够成功记录并分类神经信号，准确率达到96.4%。

　　6. 自由度：受试者在白天的大部分时间里可以站立、行走和奔跑，而脑机接口能够持续捕捉视觉刺激，同时给予用户完全的活动自由。

　　7. 合作精神：洪耀教授坚信合作的力量，感谢团队成员和合作者的贡献，并表示将继续合作提升脑机接口技术。

　　8. 应用前景：这项技术有望实现实用且连续的接口活动，使机器与人类融合技术在日常生活中得到应用，特别是在康复和假肢领域。

　　总的来说，这项微型脑机接口技术在创新性、实用性、舒适性、稳定性、准确性等方面都表现出色，有望为残障人士带来福祉，并推动脑机接口技术的发展。洪耀教授及其团队的合作精神也值得称赞。期待这项技术未来在康复、假肢等领域得到广泛应用。