加州大学:研发3D打印的生物传感器,可以记录耳机中的脑电活动和汗液数据

有研究人员开发了可以记录耳机中的脑电活动的3D打印传感器。


这些生物传感器最终可能有助于诊断神经退行性疾病。


加州大学圣地亚哥分校的研究人员已经找到了一种方法,可以将日常耳机变成可以记录大脑内部电活动的高科技设备。这些3D屏幕印刷的柔性传感器不仅能够检测来自大脑的电生理活动,还可以收集汗液。


更具体地说,是汗乳酸,这是身体在锻炼和正常代谢活动期间产生的有机酸。由于耳朵含有汗腺,而且在解剖学上与大脑相邻,所以耳机是收集这种数据的理想工具。


您可能会想知道为什么科学家对在人类汗液交汇处收集有关大脑活动的生物特征信息感兴趣。脑电图(EEG)和汗乳酸数据一起可以用于诊断不同类型的癫痫发作。已经记录了30多种不同类型的癫痫发作,根据事件期间受影响的大脑区域的不同进行分类。

但即使在诊断之外,这些变量在想要更好地了解锻炼期间的个人表现时也会有所帮助。此外,这些生物测量数据点可以用于监测压力和注意力水平。


尽管生物特征数据的耳内传感并不是一项新的创新,但这种传感器技术独特之处在于它可以测量大脑活动和乳酸两者。然而,更重要的是,研究人员相信,通过更多的精细化和开发,我们最终将看到更多的可穿戴设备使用像正在制造的这种神经影像传感器来收集日常设备上的健康数据。加州大学圣地亚哥分校生物工程教授格特·考文贝格斯在一份声明中说:“能够测量大脑认知活动和身体代谢状态的动态的一体化设备”,可以为日常健康监测开辟巨大的机会。


在传感器技术的发展过程中,研究人员不得不应对一些障碍。他们需要使传感器尽可能小和薄,以便能够收集微小的汗液样本。他们还必须集成“可以弯曲的组件”,以适应耳朵的不规则形状,根据合著研究的博士研究生Ernesto De La Paz所说,耳廓是位于耳道前方的解剖学上独特的空间,可以因个体而异。这导致研究人员创建了一种“类似印章的可伸缩传感器”,可以轻松地附在耳机表面。


但为了确保传感器能够与耳朵直接接触并准确地捕捉读数,研究人员选择了3D打印的、弹簧负载的传感器,这些传感器“能够保持接触,但可以随着耳机的移动而调整”。这些生物传感器还必须覆盖有一层水凝胶薄膜,以确保它们能够充分收集佩戴者的汗液。

尽管这些3D打印的传感器具有出色的功能并且在未来有望成为潜在的诊断助手,但这些传感器实际上需要大量的汗液才能用于数据分析。但研究人员表示,今后传感器将更加精确,因此可能不需要进行剧烈的锻炼以进行有意义的汗液分析。

来源:传感器专家网