ส่วนต่อประสานสมองกับเครื่องจักรเป็นสะพานเชื่อมระหว่างสมองมนุษย์กับซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ภายนอก ระบบดังกล่าวตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าของสมองและแปลเป็นคำสั่งสำหรับระบบอิเล็กทรอนิกส์ เช่น คอมพิวเตอร์หรือแขนหุ่นยนต์ สัญญาณประสาทสามารถรวบรวมได้โดยไม่รุกรานโดยใช้อิเล็กโทรดอิเล็กโทรเอนฟาโรกราฟฟี (EEG) ที่ติดกับหนังศีรษะ เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยได้พัฒนาเซ็นเซอร์ EEG
ที่ทำจากกราฟีน
ซึ่งมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ไบโอเซนเซอร์ที่ใช้กราฟีนมักมีความทนทานต่ำ สึกกร่อนเมื่อสัมผัสกับเหงื่อ และมีความต้านทานต่อการสัมผัสผิวหนังสูงซึ่งขัดขวางการตรวจจับสัญญาณจากสมอง ไบโอเซนเซอร์แบบใหม่ที่ใช้กราฟีนซึ่งพัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัย
เทคโนโลยีซิดนีย์มีจุดมุ่งหมายเพื่อเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ โดยตรวจจับสัญญาณ EEG ด้วยความไวและความน่าเชื่อถือสูง แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีความเค็มสูงเซ็นเซอร์ที่อธิบายไว้ที่เติบโตบนซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) บนสารตั้งต้นซิลิคอน โครงสร้างนี้รวมคุณสมบัติที่ดีของกราฟีนเข้ากับความทนทาน
ทางกายภาพและความเฉื่อยทางเคมีของ SiCผู้เขียนอาวุโสกล่าว ในการแถลงข่าวว่า “เราสามารถรวมสิ่งที่ดีที่สุดของกราฟีน ซึ่งเข้ากันได้ทางชีวภาพมาก นำไฟฟ้าได้ดี เข้ากับเทคโนโลยีซิลิกอนที่ดีที่สุด ซึ่งทำให้ไบโอเซนเซอร์ของเรามีความยืดหยุ่นสูงและทนทานต่อการใช้งาน”
การทดสอบประสิทธิภาพในการสร้างไบโอเซนเซอร์ใหม่ และเพื่อนร่วมงานใช้สารซิลิกอนที่มีสารเจือปนสูงซึ่งเคลือบด้วยฟิล์ม SiC ลูกบาศก์ที่มีความหนาประมาณ 500 นาโนเมตร; จากนั้นจึงวางชั้นของ EG ลงบนพื้นผิว SiC โดยตรง พวกเขาประดิษฐ์เซ็นเซอร์ EG ห้าตัวและทดสอบแต่ละตัวมากกว่า 10 ครั้ง
นักวิจัยได้ทำการจำแนก และฟิล์ม เป็นครั้งแรกในการตั้งค่าเซลล์อิเล็กโทรดสามตัว โดยใช้สารละลายเกลือ 0.1 M (เพื่อเลียนแบบเหงื่อ) เป็นอิเล็กโทรไลต์ พวกเขาใช้สเปกโทรสโกปีอิมพีแดนซ์ไฟฟ้าเคมี (EIS) เพื่อหาปริมาณอิมพีแดนซ์การถ่ายโอนระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ เส้นโค้ง EIS บ่งชี้ถึง
อิมพีแดนซ์
การถ่ายโอนที่ดีขึ้นสำหรับ EG หลังจาก 100 รอบ เมื่อเปรียบเทียบกับทั้งรอบ EG เริ่มต้นและฟิล์ม SiC อ้างอิงในการประเมินเซ็นเซอร์ EG สำหรับการใช้งานบนผิวหนัง ทีมงานได้วัดความต้านทานการสัมผัสทางผิวหนัง ซึ่งมีผลกระทบที่สำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์ EEG เซ็นเซอร์ถูกติดตั้ง
บนขั้วต่อปุ่มพินและวางไว้บนแขนของอาสาสมัครในรูปแบบสามขั้วไฟฟ้า การวัด EIS บนผิวหนังแสดงให้เห็นว่าความต้านทานการสัมผัสระหว่างเซ็นเซอร์กราฟีนและผิวหนังลดลงอย่างมากหลังจากการทดสอบซ้ำแม้ว่าเซ็นเซอร์ EG จะไม่แสดงค่าอิมพีแดนซ์ที่สัมผัสผิวหนังต่ำเป็นพิเศษ
ในการทดสอบครั้งแรก แต่จากการทดสอบลำดับที่สาม ค่านี้ลดลงอย่างมาก โดยคงที่ที่ 130±10 kΩ ที่ 50 Hz นักวิจัยทราบว่าค่านี้ต่ำกว่าเซ็นเซอร์ EEG แบบแห้งเชิงพาณิชย์สองตัวที่ทดสอบในการกำหนดค่าเดียวกันมาก ได้แก่ เซ็นเซอร์พินสปริงและเซ็นเซอร์โฟมนำไฟฟ้า ซึ่งมีความต้านทาน
การสัมผัสผิวหนังประมาณ 830 และ 665 kΩ ตามลำดับอธิบายว่า “ด้วยเซ็นเซอร์ของเรา ความต้านทานการสัมผัสจะดีขึ้นเมื่อเซ็นเซอร์วางอยู่บนผิวหนัง” อธิบาย “เมื่อเวลาผ่านไป เราสามารถลดความต้านทานการสัมผัสเริ่มต้นได้มากกว่า 75% ซึ่งหมายความว่าสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งมาจากสมองสามารถรวบรวมได้
อย่างน่าเชื่อถือ
และขยายสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญ และเซ็นเซอร์ยังสามารถใช้งานได้อย่างน่าเชื่อถือในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย ซึ่งจะเป็นการเพิ่มศักยภาพสำหรับการใช้งานในส่วนติดต่อระหว่างสมองกับเครื่องจักร”นักวิจัยระบุถึงการปรับปรุงนี้หลังจากการสัมผัสทางผิวหนังเป็นเวลานานกับการก่อตัวของกลุ่มการทำงาน
ของออกซิเจนบนขอบเกรนของกราฟีน ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของชั้นบาง ๆ ของน้ำที่ดูดซับได้ซึ่งปกคลุมเมล็ดธัญพืช พวกเขาเรียกปรากฏการณ์ที่สังเกตใหม่นี้ว่า “การปรับสภาพพื้นผิว” โดยสังเกตว่าผลที่ได้นั้นสม่ำเสมอและทำซ้ำได้ ซึ่งต่อต้านการไม่ชอบน้ำตามธรรมชาติของกราฟีนเพื่อให้สัมผัสกับผิวหนัง
ได้ดีขึ้นการทดสอบเซ็นเซอร์ EG เมื่อสัมผัสกับผ้าชุบน้ำเกลือจะแสดงลักษณะการทำงานคล้ายกับเซ็นเซอร์บนผิวหนัง แต่มีความเสถียรที่ค่าความต้านทานการสัมผัสที่ต่ำกว่ามาก (6.5±0.5 kΩ ที่ 50 Hz) ทีมงานแนะนำว่าการมีอยู่ของน้ำเกลือที่ส่วนต่อประสานระหว่างอิเล็กโทรดกราฟีนและหน้าสัมผัส
(ผิวหนังหรือผ้า) นั้นมีประโยชน์ในการลดอิมพีแดนซ์การสัมผัสโดยรวมและทำให้การปรับสภาพพื้นผิวดีขึ้นโดยทั่วไปแล้วเซ็นเซอร์ EEG จะตรวจจับสัญญาณจากสมองโดยใช้อิเล็กโทรดที่วางไว้เหนือศีรษะ เพื่อตรวจสอบความเหมาะสมของเซ็นเซอร์ EG สำหรับการรวบรวมสัญญาณ EEG
นักวิจัยได้วางเซ็นเซอร์ EG ไว้ที่หน้าผากของอาสาสมัคร อิมพีแดนซ์สัมผัสผิวหนังที่หน้าผากคือ 90±5 kΩ ที่ 50 Hz ซึ่งต่ำกว่าที่วัดที่ปลายแขนการใช้แถบคาดศีรษะแบบยืดหยุ่นเพื่อยึดเซ็นเซอร์ไว้แน่นที่หน้าผากจะลดอิมพีแดนซ์เมื่อสัมผัสผิวหนังลงไปอีกเป็น 44±4 kΩ ที่ 50 Hz ทีมงานให้เหตุผลว่าสิ่งนี้
ในที่สุด นักวิจัยได้ติดตั้งเซ็นเซอร์ EEG ที่ใช้ EG บนระบบหมวกกันน็อคที่มีส่วนต่อประสานระหว่างสมองซึ่งมีแปดช่องที่เชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์โฟม แทนที่สองช่องที่หน้าผากด้วยเซ็นเซอร์ EG เซ็นเซอร์ EG แสดงสัญญาณการกะพริบที่คล้ายคลึงกันกับเซ็นเซอร์โฟมเชิงพาณิชย์
สามารถสร้างอิเล็กโทรดที่ทนทานและเชื่อถือได้โดยมีอิมพีแดนซ์การสัมผัสต่ำสำหรับส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับเครื่องจักร พวกเขาทราบว่าเอฟเฟกต์การปรับพื้นผิวสามารถนำไปใช้ประโยชน์เพื่อพัฒนาขั้นตอนการปรับสภาพล่วงหน้าที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเซ็นเซอร์ให้ดียิ่งขึ้นซึ่งบ่งชี้ถึงศักยภาพในการใช้งานที่ควบคุมด้วยสมองในอนาคตมาจากการสัมผัสของเซ็นเซอร์ที่แน่นขึ้น
แนะนำ ufaslot888g
