多功能水凝胶电极有助于收集高质量的脑电图信号

来自中国科学院过程工程研究所(IPE)和清华大学的研究人员开发出一种多功能水凝胶电极，具有优异的导电性、附着力和抗干扰性能，可以实现前额脑电图(EEG)信号的高质量无线采集。

该研究于9月<>日发表在Advanced Materials上。

高质量的脑电图信号可用于诊断和治疗大脑相关疾病，以及评估持续的注意力水平。

然而，现有的脑电采集装置功率噪声高，抗干扰能力差，体积庞大，复杂，容易干扰受试者的运动，给采集高质量脑电信号带来困难。

此外，人体组织和传感电极之间电气和机械特性的本质差异会导致信号失真。目前用于采集装置的水凝胶无法抵抗汗液、运动伪影等干扰因素，无法满足高效采集的需求。

为了解决上述问题，研究团队利用纳米粒子增强和均质网络效应开发了一种多功能水凝胶。IPE的白硕教授说：“它具有优异的导电性、附着力、柔韧性、弹性和生物相容性，可以弥合人体组织和电极之间的差异，为脑电信号采集提供高效稳定的传导通道。

采用自由基氧化降解策略制备了模拟贻贝粘附性能的聚多巴胺纳米颗粒。在此过程中，自由基破坏了聚多巴胺聚集体中的π堆积，促进了吲哚单元向吡咯酸单元的转化，为凝胶体系提供了更强的离子电导率和组织粘附性能。此外，通过控制交联密度，可以实现低拉伸弹性和高弹性。

根据实验数据，基于这种水凝胶的传感电极在接触阻抗和噪声功率方面表现出优异的性能，以及长期稳定性和对汗水和运动伪影等常见干扰因素的良好抵抗力。

为了进一步探索预测的准确性，研究人员对24名志愿者受试者的脑电图数据进行了五重交叉验证实验，准确率高达91.5%。

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