Francesca Iacopi 教授是纳米电子学和材料专家。Credit: Andy Roberts
悉尼科技大学(Universityof Technology Sydney)一种由研究人员开发的新型碳基生物传感器将促进大脑控制机器人技术的新创新。这项关于生物传感器的研究最近发表《Journal of Neural Engineering》上。
生物传感器由FrancescaIacopi教授和她的团队开发附着在面部和头部的皮肤上，以检测大脑发送的电信号。然后将这些信号转换为控制独立机器人系统的命令。
传感器由外延石墨烯制成（epitaxial graphene）本质上，多层非常薄、非常坚固的碳直接生长在硅基碳化硅衬底上。它是一种高度可扩展的新型传感技术，克服了基于石墨烯的生物传感的腐蚀、耐久性和皮肤接触电阻三个挑战。
Iacopi 教授说：我们已经能够将最好的石墨烯（其良好的生物相容性和导电性）与最好的硅技术相结合，使我们的生物传感器非常有弹性和耐用。
(a)延伸石墨烯电极的示意图，原延伸石墨烯的表征(b)原始条件下EG表面的SEM图像，(c) EDS定量分析。(d)石墨烯外延100μm平均拉曼光谱在2范围内。
石墨烯是一种常用于生物传感器开发的纳米材料。然而，到目前为止，许多此类产品都是作为一次性应用开发的，由于与皮肤上的汗水和其他形式的水接触，很容易分层。
相比之下，UTS 即使在高盐环境下，生物传感器也可以长期使用并重复使用。
(a) 带碳带的金属针按钮上安装了外延石墨烯传感器；(b) 示意图显示了将军 EG 电极安装方法示意图。(c) 皮肤 EIS 等效电路图测量。(d) 前臂 EG 传感器的皮肤 EIS 设置。
此外，传感器已被证明能显著降低所谓的皮肤接触电阻，其中传感器与皮肤之间的非最佳接触会阻碍大脑电信号的检测。
(a)使用EG当传感器工作时，额头皮肤EIS Nyquist图，Ag/AgCl用弹性头带作为参考电极附着在皮肤表面(插图)，(b)在头盔上显示传感器位置的地图，(c)采用外延石墨烯(EG)、商用引脚与商用泡沫传感器采集前额信号的比较；(d)比较安装在头盔系统中的传感器的皮肤阻抗值。
Iacopi教授说感器接触皮肤时，接触电阻会增加，教授说。随着时间的推移，我们可以降低初始接触电阻 75% 以上。”
这意味着大脑发送的电信号可以可靠地收集，然后显著放大，传感器也可以在恶劣条件下可靠地使用，从而增强了它们在脑接口上的应用潜力。
内容来源:
Shaikh Faisal et al, Non-invasive on-skin sensors for brain machine interfaces with epitaxial graphene,Journal of Neural Engineering(2021).
iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-2552/ac4085
https://techxplore.com/news/2021-12-sensors-revolutionise-brain-controlled-robotics.html
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