基于新型納米材料的EEG干電極的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)和人工智能等學(xué)科的深入發(fā)展，腦電圖作為一種獲取大腦信息的有效手段已應(yīng)用到醫(yī)學(xué)檢測(cè)、臨床診斷以及腦-機(jī)接口等諸多領(lǐng)域。腦電圖（Electroencephalogram，以下簡(jiǎn)稱EEG）可用于檢測(cè)癲癇、腦損傷、腦膜炎等一些疾病，還可實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口來(lái)控制輪椅、機(jī)器人、飛機(jī)等外部設(shè)備。EEG采集是腦電研究中的首要任務(wù)，目前采集方式主要有濕電極、半干電極、有源干電極和干電極等。
　　濕電極是目前腦電采集的主流方式

2、，但存在諸多不足，如需要涂抹導(dǎo)電介質(zhì)，操作過(guò)程復(fù)雜，舒適度差，測(cè)試環(huán)境受限等。
　　本文針對(duì)濕電極的不足，設(shè)計(jì)制備了一種基于新型納米材料的半柔性腦電干電極—Ch/Au-TiO2干電極（殼聚糖/金納米顆粒/二氧化鈦納米管干電極），其制備過(guò)程如下：在基底鈦片上采用多電位階躍技術(shù)電沉積金納米顆粒，通過(guò)陽(yáng)極處理技術(shù)制備出二氧化鈦納米管陣列，再次進(jìn)行金納米顆粒沉積，最后涂覆殼聚糖作為干電極與頭皮接觸媒介。該電極工作機(jī)理如下：殼聚糖在低濕度下

3、仍有較強(qiáng)的吸附力保證干電極與頭皮的緊密接觸；金納米顆粒結(jié)合二氧化鈦納米管與頭皮之間實(shí)現(xiàn)高速的離子電流與電子電流轉(zhuǎn)換，從而降低了干電極與頭皮之間的接觸阻抗，達(dá)到EEG的采集標(biāo)準(zhǔn)。
　　本文采用掃描電子顯微鏡，能譜，X射線衍射三種方法對(duì) Ch/Au-TiO2干電極表征觀測(cè)分析，由分析結(jié)果可知：在鈦片上已長(zhǎng)出排列整齊的二氧化鈦納米管陣列，其外直徑小于80nm；在基底、二氧化鈦納米管的底部和表面均已沉積出大小不等的金顆粒；干電極表面已形成

4、殼聚糖/金顆粒-二氧化鈦納米管/金納米顆粒-鈦多層薄膜結(jié)構(gòu)。本文在電解液和皮膚上對(duì)干電極的阻抗特性進(jìn)行了計(jì)算和評(píng)估，結(jié)果顯示 Ch/Au-TiO2干電極與皮膚之間的阻抗值在頻率2.15Hz時(shí)為169±33.0kΩ，在頻率100Hz時(shí)為67.4±8.9kΩ。通過(guò)對(duì)干濕電極EEG采集對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出：干濕電極在閉眼、睜眼狀態(tài)下采集到有發(fā)區(qū)的所有被試腦電信號(hào)波形平均線性相關(guān)度分別為88％和89%；對(duì) alpha波和SSVEP腦電范式下的干濕電極采