準確可靠的腦電圖（EEG）干式傳感器的可用性對于實現腦機接口（BMI）的大規模部署至關重要。然而，與黃金標準的Ag/AgCl濕式傳感器相比，干式傳感器無一例外地顯示出較差的性能。在監測頭皮上的毛發和彎曲區域的信號時，干式傳感器的性能損失更加明顯，這需要使用笨重和不舒服的尖狀傳感器。這項工作展示了基于亞納米厚外延石墨烯的三維微圖案傳感器，用于檢測來自頭皮枕部的挑戰性腦電信號。枕部對應于大腦的視覺皮層，是基于常見的穩態視覺誘發電位范式的BMIs實施的關鍵。圖案化外延石墨烯傳感器顯示出高效的皮膚接觸和低阻抗，并且可以實現與濕式傳感器相當的信噪比。使用這些傳感器，本研究還證明了通過大腦活動與四足機器人進行免提通信。
圖1. 微圖案石墨烯傳感器的制造過程示意圖。
圖2. (a) 四種傳感器圖案（正方形、六角形、條形和點形）的顯微鏡圖像。(b) 微圖案的SEM橫截面圖像。(c) 用輪廓儀沿著插圖中的虛線測量微圖案的高度。(d) 微圖案石墨烯傳感器的拉曼光譜：（i）圖案的石墨烯區域；（ii）硅區域。
圖3. 在一個三電極系統中，使用0.1M的PBS溶液作為電解質，四個微圖案的傳感器類型和未圖案的FEG的（a）Nyquist和（b）Bode圖的比較。(c)相同的傳感器與額頭（無毛皮膚）接觸時的Nyquist和(d)Bode圖。
圖4. (a) 額頭上使用四通道石墨烯傳感器的阻抗測量裝置的圖像。(b) 八通道HPEG傳感器在彈性頭帶上的排列。 (c) 傳感器背面的卡扣連接圖像。(d) 頭帶上的八通道EG傳感器位于有5.0毫米頭發的頭皮枕部。
圖5. (a) 八通道HPEG傳感器從枕部記錄的EEG信號。(b) 放在頭部枕部的八通道FEG和八通道HPEG傳感器系統的阻抗值。(c) 閃爍的視覺標簽的圖像顯示了對個人的八種可能的命令選擇。(d) 使用基于HPEG傳感器的BMI系統指揮一個四足機器人。
圖6：（a）用八通道HPEG傳感器采集腦電信號。(b) 八通道濕式傳感器系統的腦電信號采集。
相關研究成果由悉尼科技大學Francesca Iacopi 等人2023年發表在ACS Applied Nano Materials (https://doi.org/10.1021/acsanm.2c05546)上。原文：Noninvasive Sensors for Brain–Machine Interfaces Based on Micropatterned Epitaxial Graphene。
轉自《石墨烯研究》公眾號
