科学家们创造了一种新型液态墨水，可以直接打印在病人的头皮上以监测脑活动。这项创新技术在《细胞生物材料》期刊2023年12月2日的版本中被强调，提供了一种有希望的替代方案，可以取代当前复杂的脑电波分析和神经系统疾病诊断方法。它还显示出改善非侵入性脑-计算机接口系统的前景。
最近，研究人员开发了一种液态墨水，使医生能够直接在病人的头皮上打印，以评估脑活动。该技术在《细胞生物材料》期刊12月2日推出，可能成为跟踪脑电波和诊断神经问题的复杂现有方法的一个更简单的替代方案。此外，它还可能改善非侵入性脑-计算机接口的应用。
德克萨斯大学奥斯汀分校的首席作者之一南舒·陆（Nanshu Lu）表示：“我们在传感器技术、生物相容性墨水和快速打印技术方面的进展，为电子纹身传感器的创建铺平了道路，这些传感器在临床和其他领域有广泛的应用。”
脑电图（EEG）对诊断众多神经疾病如癫痫发作、脑肿瘤、癫痫和头部外伤至关重要。在传统的脑电图程序中，技术人员使用尺子和铅笔在头皮上测量，标记多个点以附加电极，这些电极通过长电缆连接到数据收集设备，以监测脑活动。该方法通常耗时且繁琐，病人往往需要经受较长的测试时间，可能感到不适。
陆和她的团队一直处于开发小型传感器的前沿，以从皮肤表面捕捉身体信号，这项技术被称为电子纹身（e-tattoos）。这些电子纹身应用于身体的各个部位，例如在胸部监测心脏活动，在肌肉上评估疲劳，甚至在腋下分析汗水成分。
此前，电子纹身是在薄粘合层上打印，然后转移到皮肤上，但这种方法只适用于无毛发的区域。
陆解释说：“在毛发皮肤上使用的材料的创造一直是电子纹身技术的一个长期问题。”为了解决这个问题，团队开发了一种由导电聚合物制成的液态墨水。这种墨水能够流经毛发到达头皮，并且一旦干燥，就能成为一个薄膜传感器，能够通过头皮检测脑活动。
通过使用计算机算法，研究人员可以定义EEG电极应放置在头皮的哪些位置。然后，他们利用数字喷墨打印机在指定区域精确喷涂一层电子纹身墨水。研究人员表示，这种方法快速、非侵入性，且不会造成病人不适。
研究团队在五名短发个体的头皮上应用了电子纹身电极，并在其旁边放置了传统的EEG电极。他们发现电子纹身能够高效地检测脑电波，干扰甚少。
六小时后，标准电极上的胶开始干燥，导致超过三分之一的这些电极无法检测到任何信号。其余电极与皮肤的接触降低，导致读数不准确。相比之下，电子纹身电极在至少24小时内保持一致的连接。
研究人员还调整了墨水的配方，以创建从电极延伸到头部底部的印刷长线，替代常规EEG设置中使用的电线。“这个调整使得印刷的连接能够无干扰地传输信号。”加州大学洛杉矶分校的合著者何西敏（Ximin He）指出。
随后，团队连接了较短的电线，将电子纹身与一个紧凑的设备连接，该设备用于收集脑电波数据。他们建议在未来的电子纹身中嵌入无线数据发射器，以实现完全无线的EEG设置。
德克萨斯大学奥斯汀分校的合著者何塞·米兰（José Millán）补充道：“我们的研究可能会改变非侵入性脑-计算机接口设备的开发方式。”这些脑-计算机接口设备测量与语言或运动等功能相关的脑活动，使用户能够在不进行身体移动的情况下控制外部设备。目前，这些设备通常需要笨重的头戴式耳机，但电子纹身可能通过将所需的电子设备直接印刷在病人的头皮上，取代这些繁琐的外部设备，提高脑-计算机接口技术的可及性，米兰表示。
