腦機介面的限制
超過八十年的時間，科學家致力研究分析人腦的活動，擷取腦部的訊號，稱作腦電圖(electroencephalograms, EEGs)。這種訊號可以經過解譯，用來控制義肢、電腦或者其他機器。也就是使用意念來控制外在的東西。那麼，這樣的訊號要怎麼取出來呢?
傳統方法，要擷取腦部訊號，必須要安置電極在頭上，經過傳導膠，來收錄訊號。但是這種方式，不可能讓電極安置在頭皮上太久，要說幾天更不可能，所以腦波的運用，一直因為這種取腦波的裝置而受限。
耳貼裝置量測EEG，簡單、長效
現在美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的材料科學家，開發了一種超柔軟的穿戴式電極，可以黏在耳朵上，如同暫時性的刺青貼紙，維持超過兩週，而這段時間內，穿戴者可以自由日常活動，像是洗澡、睡覺、沐浴，甚至游泳、激烈運動，都沒問題。兩週左右的時間，大概是這樣產品的使用上限，因為皮膚細胞大約兩週的時間會正常脫落代謝。這樣的開發產品，就是可以應用在腦機介面(brain-computer interface, BCI)，同時突破傳統裝置因為安裝方式的使用限制。
這個裝置看似一個非常柔軟的塑膠薄膜，可摺疊，上方有很多黃金電極，這些電極厚度只有300nm，寬度約30μm。這個裝置利用電力，也就是我們稱為的凡德瓦力(van der Waals interactions)，來附著在皮膚上。實際安裝在耳廓內側和耳後面的顳骨乳突上。使用期間，每兩天可以噴上一些膠來幫忙固定。為什麼要貼在耳廓又要貼在顳骨乳突上呢?顳骨乳突的位置，是用來接收訊號，而貼在耳廓上的如同接地線。目前，這個設計的雛形，仍需要由電極貼紙接出一條線到外界的裝置，但未來將朝無線裝置的方向發展。
為了驗證這個電極貼紙的設計，研究團隊找來志願者，穿戴上這個電極貼紙，用腦波來控制拼字機器。每分鐘可以拼出2.3到2.5個字母。下一個目標，是增進腦波傳出和機器溝通的速度。
這個發明如果成功，可以用來幫助需要用腦波控制輔具的患者，操控義肢或機器人。同時也可以用來監控腦部的認知狀況，例如了解人們在需要高度專注力的工作，像是開飛機、操作大型機具時的腦部狀態；另外也可以監控睡眠時的腦波，了解影響睡眠品質的因素。甚至藉由了解腦波用來改進人類的學習能力。
文章參考：IEEE SPECTRUM
影片來源：PNAS
圖片來源：delta_avi_delta@Flickr CC BY-SA 2.0
原文參考：PNAS
