简体中文

熱門搜尋: 心臟移植App

腦電圖EEG量測

傳統的腦電圖量測法,限制了量測時間。Credit: delta_avi_delta@Flickr CC BY-SA 2.0

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


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。