Homemade 'play-putty' can read the body's electric signals, find UMass researchers
柔软的电路用作人体皮肤上的可穿戴电极。图片来源:德米特里·基里耶夫

马萨诸塞大学阿默斯特分校研究人员的一项新研究证明了自制橡皮泥在读取大脑、心脏、肌肉和眼睛活动方面的有效性。发表于设备,研究概述了这种材料的导电特性,即所谓的“软电路”。

“[Squishy 电路]实际上是儿童游戏的橡皮泥,它也是导电的,”生物医学工程助理教授、该论文的资深作者德米特里·基里耶夫 (Dmitry Kireev) 说。

导电的软电路——无论是自制的还是商店购买的——都是由面粉、水、盐、塔塔粉和植物油制成的。“盐使其具有导电性,”基列夫解释道。

作为儿童玩具,这种粘土模型是一种可延展的方式,可以通过将灯光连接到电源来为艺术项目添加灯光,从而教孩子们有关电路的知识。现在,基里耶夫和他的团队已经证明这种材料具有更大的潜力。

“我们使用柔软的电路作为接口来测量电流或测量人体的生物电位,”他说。

他们发现,与市售的凝胶电极相比,这些柔软的电路可以有效地捕获各种电生理学测量结果:脑电图(EEG)、用于记录心脏的心电图 (ECG)、用于跟踪眼球运动的眼电图 (EOG) 以及用于检测肌肉收缩的肌电图 (EMG)。

Homemade 'play-putty' can read the body's electric signals, find UMass researchers
在测试湿软电路的自愈特性时进行的电阻测量。图片来源:德米特里·基里耶夫

“是什么让一个人“就测量质量而言,比其他材料更好的是阻抗。”他解释道。阻抗是描述两种材料之间电导率质量的一种测量方法。

“电极和组织之间的阻抗越低,两者之间的电导率就越好,测量这些生物电势的能力就越好。”

研究发现,湿软电路电极的阻抗与市售凝胶电极之一相当,是第二个对比电极的两倍。

Kireev 强调了这种材料的几个优点。首先是成本:即使使用预制腻子,每个电极的成本也约为 1 美分。典型电极的平均成本在 0.25 美元到 1 美元之间。

此外,这种材料具有弹性:它可以成型和改造,根据皮肤的轮廓塑造,与更多的腻子结合以使其更大,重复使用,并且在分离时可以轻松重新连接。其他同类最先进的可穿戴生物电子产品由碳纳米管、石墨烯、银纳米线和有机聚合物制成。虽然导电性高,但这些材料可能价格昂贵、难以处理或制造、一次性使用或易碎。

基列夫还强调了这些材料的可用性。“如果需要的话,你可以在家里或高中实验室做这件事,”他说。“你可以使这些应用程序民主化,[使其]更加广泛。”

他赞扬了他的本科生研究团队(其中一些已经毕业并继续在麻省大学攻读研究生):Alexandra Katsoulakis、Favor Nakyazze、Max Mchugh、Sean Morris、Monil Bhavsar 和 Om Tank。

引文:读取人体电信号的“橡皮泥”可以开辟柔性生物识别传感器的新领域(2024 年,9 月 18 日)检索日期:2024 年 9 月 18 日来自 https://techxplore.com/news/2024-09-play-putty-body-electric-field.html

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