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南理工傅佳駿/姚博文團(tuán)隊(duì)Adv.Mater.:高保真、雙向生物電極用于腦-機(jī)接口遙操控與短時(shí)記憶力改善
  發(fā)布日期:2024-07-03

生物-電子界面作為生物組織與傳統(tǒng)電子設(shè)備之間的信號(hào)接口,力求實(shí)現(xiàn)高時(shí)-空分辨率、高集成性和可擴(kuò)展性。其中,生物電極的主要作用是實(shí)現(xiàn)生理信號(hào)(特別是生理電信號(hào))與設(shè)備電子信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換,例如Ag/AgCl電極已被用于記錄腦電信號(hào)和肌電信號(hào),用于腦-機(jī)接口和人-機(jī)交互領(lǐng)域;碳/凝膠電極被用于電刺激神經(jīng),用于改善記憶力、睡眠和肌肉康復(fù)等。此前的生物電極一直難以同時(shí)兼顧高保真電生理信號(hào)記錄(如腦電信號(hào)記錄)和高穩(wěn)定神經(jīng)電調(diào)制的功能(如改善記憶和促進(jìn)睡眠等),這主要是神經(jīng)電調(diào)制過(guò)程會(huì)產(chǎn)生明顯的直流偏置,從而淹沒(méi)微弱的生理電信號(hào),甚至?xí)^(guò)前端放大器的工作電壓區(qū)間,使得記錄失效。例如,100倍放大器可以將10 uV的腦電信號(hào)放大至1 mV,但也會(huì)導(dǎo)致50 mV的直流偏置被放大至5 V!

為了解決上述問(wèn)題,近日,南京理工大學(xué)姚博文/傅佳駿教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合河北工業(yè)大學(xué)李夢(mèng)凡團(tuán)隊(duì)提出通過(guò)耦合多個(gè)電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程來(lái)制備高保真雙向生物電極的策略,允許電極根據(jù)輸入頻率和工作模式自適應(yīng)地選擇最有效的離子和電子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。相關(guān)研究成果以“High-Fidelity Bioelectrodes with Bidirectional Ion-Electron Transduction Capability by Integrating Multiple Charge-Transfer Processes” 為題在Wiley旗下期刊Advanced Materials上發(fā)表。

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