新型柔性传感器：可更加安全地监测脑部病变

通过聚合物制成的3D造型，简化了高分辨的脑机接口设计。

（图片来源于：阿卜杜拉国王科技大学）

引言

对于脑部疾病活动的监测，一直是科学界的一项难题。然而，阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)开发了一种柔性、低成本的传感器，可更加安全且有效地诊断和治疗脑部病变。

目前电脑活动监测设备的缺点

脑电活动映射，对于理解神经系统疾病例如：抑郁症和老年痴呆症来说，具有十分重要的意义。目前，称为“密歇根或犹他阵列”的多电极阵列，通常用于检测大脑活动。这些刚性设备由导电硅针层制成，被插入头皮以监测大脑表层。然而，这些针会引起组织的炎症，并且必须在一年之内移除。

新型柔性传感器方案

来自KAUST集成纳米技术实验室和集成分裂性电子应用实验室的Muhammad Hussain 和 Aftab Hussain，开发了一种柔软且具有弹性的传感器，可以放置在颅内的大脑表面，提供更好的接触，并且减少损伤组织的风险。

Muhammad Hussain解释：

“传感器需要相关电子设备和我们交互，但是，这些设备在大脑中，会由于热效应散发热量，这些热可能会永久损伤组织。所以，挑战来自于让电子设备离开大脑。”

传感器的组成和原理

在理解这些因素的基础上，研究人员使用了一种包裹在聚合物涂料中、面向垂直连接的金电极，制成了这种传感器。而且，他们通过聚合物支撑，取代了传感器顶部的连接器，并且使用集成电路（IC）连接到设备一侧和大脑表面隔离，从而防止产生热点。

颅内大脑的空间，只够提供64平方厘米的空间，但是需要映射800亿的神经细胞。所以，它需要更加安全，以防止电子设备碰到大脑，同时也要最大化传感器阵列监测的神经元数量。

Hussain说，

“传感器需要和大脑的软组织接触，以搜集活动数据，并且在顶部需要放置IC，通过柔软的隔热聚合物来分隔它们，这样可以映射更大的区域，同时减少热效应。”

研究的价值和未来展望

研究人员在制造集成电路过程中使用了尖端的技术，他们开发的传感器更加安全，且容易量产，同时也提高了映射能力，且足够健壮持久。

Hussain说，“我们目前正在和哈佛-麻省理工学院医疗研究所合作，使用这项技术提高映像接口系统的效率。”

参考资料

【1】Aftab M. Hussain et al. Deterministic Integration of Out-of-Plane Sensor Arrays for Flexible Electronic Applications, Small (2016).

【2】http://phys.org/news/2016-09-gentle-sensors-brain-disorders.html

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