薄膜神经电极改变大脑监测和刺激方式 在诊疗脑部疾病方面极具潜力

薄膜神经电极改变大脑监测和刺激方式在诊疗脑部疾病方面极具潜力得益于创新而简单的设计，这些耐用的电极精确匹配脑组织的机械特性，从而在皮层电图记录和有针对性的神经刺激过程中获得更好的性能。图片来源：藤江敏典/东京工业大学新电极的基板由称为聚苯乙烯丁二烯共聚物（SBS）的柔性材料制成的薄膜组成。研究人员使用喷墨打印机，以金纳米墨水在电极上制造导电线。最后，他们用另一层SBS薄膜作为绝缘层来覆盖电路，激光穿孔微通道作为测量或刺激点。通过广泛的力学测试和模拟，研究人员证明电极能准确贴合形状不规则的脑组织。其简单的设计和制造工艺也是一个主要优势，这使得电极在实际生活中能被广泛采用。这也是第一次证明，基于印刷电子学的ECoG电极与脑组织的力学性能非常匹配。团队利用癫痫大鼠模型进行了数次实验。使用新设计的ECoG电极，他们可准确测量这些大鼠的一根胡须受到机械刺激时，大脑中的神经反应，还能可视化化学诱导的癫痫发作活动。总体而言，这些发现突出了柔性薄膜神经电极在诊断和治疗脑部疾病方面的潜力。值得注意的是，即使在手术几周后，电极也没有在大鼠的大脑中引起任何炎症或不良反应，显示了它们与生物组织的相容性。研究人员计划进一步改进他们的设计，使其适合临床应用。譬如将薄膜电极与植入式设备集成可以使其侵入性更小，对大脑的异常电活动更敏感，从而改善治疗顽固性癫痫的诊断和治疗策略。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385235.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385235.htm

研究人员发明了一种防水、不含凝胶的心电图电极

研究人员发明了一种防水、不含凝胶的心电图电极研究人员开发出一种超薄、防水、不含凝胶的心电图电极用于连续心脏监测，与市场上现有的设备相比，这种电极更舒适，对皮肤的刺激更小，同时还能精确测量心脏的电活动。这项研究的通讯作者之一马杜-巴斯卡兰（MadhuBhaskaran）说："市售的可穿戴心电图设备通常笨重，有12个'湿'电极连接病人和设备，而皇家墨尔本理工大学的发明可以放在手掌中。湿电极很不舒服，时间长了会变干，而且已知会引起皮肤过敏。皇家墨尔本理工大学的设备能有效捕捉心脏活动，无论用户是在休息还是在经历压力。"研究人员选择使用金作为干电极的材料，因为金具有化学惰性、高导电性和生物相容性。在电极中加入金薄膜使其重量更轻，表面积与体积比更大，有助于有效采集心电信号。在尝试了几种形状后，他们最终选择了六边形设计；这种设计能很好地贴合皮肤的弧度，并能更准确地捕捉心电信号。心电图设备的艺术效果图，显示了包括敷料、蓝牙模块和干电极在内的各个层次。与其他通常重达几百克的可穿戴心电图监护仪相比，该设备仅重10克（0.3盎司）。典型的心电图需要12个电极，而研究人员发现，只需3个纳米级的薄电极就能有效监测人的心脏。与传统的12导联心电图相比，干电极的精确度不相上下。该研究的第一作者和通讯作者彼得-埃兰戈（PeterElango）说："干电极的宽度不到人的头发丝的十分之一，对使用者的心脏信号高度敏感。"电极是无线的，可通过蓝牙连接到心电图机。而且它们可以放置在通常不会放置的部位，比如后颈部，这虽然不寻常，但也有好处。Elango说："该设备即使安装在人的颈后，也能捕捉到心电信号，非常适合老年护理领域的病人，包括可能会将其从胸前取下的痴呆症患者。这种电极还具有疏水性，这意味着它们不会被弄湿，因此用户可以在游泳和淋浴等水中活动时佩戴该设备，这与其他心电监测仪不同。"根据研究人员的设想，他们的可穿戴干电极可用于远程医疗保健和非卧床护理环境，也可作为预防性医疗设备使用。除了作为独立设备使用外，它们还有可能嵌入可穿戴织物，用于长期心脏监测。这项研究发表在《AIP应用物理评论》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393595.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393595.htm

生物相容性创新：MIT研发用于下一代植入物的柔软、可打印的无金属电极

生物相容性创新：MIT研发用于下一代植入物的柔软、可打印的无金属电极麻省理工学院的工程师们开发了一种不含金属、类似果冻的材料，它像生物组织一样柔软和坚韧，并能与传统金属类似地导电。这种新材料是一种高性能导电聚合物水凝胶，有朝一日可能会取代医疗设备电极中的金属。植入式电极主要由刚性金属制成，其本质是导电的。但随着时间的推移，金属会加重组织的负担，造成疤痕和炎症，反过来又会降低植入物的性能。现在，麻省理工学院的工程师们已经开发出一种不含金属、类似果冻的材料，它和生物组织一样柔软坚韧，并且可以和传统金属一样导电。这种材料可以被制成可打印的墨水，研究人员将其图案化为灵活的橡胶状电极。这种新材料是一种高性能导电聚合物水凝胶，有朝一日可能会取代金属，成为功能性的凝胶型电极，具有生物组织的外观和感觉。"这种材料的操作与金属电极相同，但由凝胶制成，与我们的身体相似，并具有类似的水含量，"医疗设备创业公司SanaHeal的联合创始人HyunwooYukSM'16PhD'21说。"它就像一个人造组织或神经。"麻省理工学院机械工程和土木与环境工程教授赵煊赫补充说："我们相信，我们第一次有了一种坚韧、牢固、类似果冻的电极，有可能取代金属来刺激神经，并与心脏、大脑和身体的其他器官对接。"赵、Yuk以及麻省理工学院和其他地方的其他人在《自然-材料》上报告了他们的结果。该研究的共同作者包括第一作者和麻省理工学院的前博士后周涛，他现在是宾夕法尼亚州立大学的助理教授，以及江西科技师范大学和上海交通大学的同事。一个真正的挑战绝大多数聚合物在本质上是绝缘的，这意味着电力不容易通过它们。但是，存在着一小部分特殊的聚合物，它们实际上可以通过其主体传递电子。一些导电聚合物在20世纪70年代首次被证明具有高导电性--这项工作后来被授予诺贝尔化学奖。最近，包括Zhao实验室的研究人员已经尝试使用导电聚合物来制造柔软的无金属电极，用于生物电子植入物和其他医疗设备。这些努力旨在制造柔软而坚韧的导电薄膜和贴片，主要是通过将导电聚合物的颗粒与水凝胶（一种柔软和海绵状的富水聚合物）混合。研究人员希望导电聚合物和水凝胶的结合将产生一种灵活的、生物相容的和导电的凝胶。但是到目前为止，制成的材料要么太弱太脆，要么表现出糟糕的电性能。Yuk说："在凝胶材料中，电气和机械性能总是相互对抗。"如果你改善凝胶的电性能，你必须牺牲机械性能，反之亦然。但在现实中，我们两者都需要：一种材料应该是导电的，同时也是有弹性和坚固的。这是真正的挑战，也是人们无法将导电聚合物制成完全由凝胶制成的可靠设备的原因。"在他们的新研究中，Yuk和他的同事们发现他们需要一种新的配方，将导电聚合物与水凝胶混合，以增强各自成分的电气和机械性能。Yuk说："人们以前依赖于这两种材料的均匀、随机混合。这种混合物产生了由随机分散的聚合物颗粒组成的凝胶。该小组意识到，为了分别保持导电聚合物和水凝胶的电气和机械强度，两种成分应以它们略微排斥的方式混合，这种状态被称为相分离。在这种略微分离的状态下，每种成分就可以将其各自的聚合物连接起来，形成长长的微观链，同时也作为一个整体进行混合。""想象一下，我们正在制作电气和机械意大利面条，"赵提出。"电学意大利面条是导电聚合物，它现在可以在材料上传输电力，因为它是连续的。而机械意大利面条是水凝胶，它可以传递机械力，并具有韧性和伸展性，因为它也是连续的。"研究人员随后调整了配方，将意大利面条的凝胶煮成墨水，他们将其送入3D打印机，并打印在纯水凝胶的薄膜上，图案类似于传统的金属电极。第一作者Zhou说："因为这种凝胶是可3D打印的，我们可以定制几何和形状，这使得它很容易为各种器官制造电接口。"研究人员随后将打印好的类似果冻的电极植入了大鼠的心脏、坐骨神经和脊髓。研究小组在动物身上测试了电极的电气和机械性能长达两个月，发现这些装置在整个过程中保持稳定，周围组织几乎没有炎症或疤痕。电极还能够将来自心脏的电脉冲传递给外部显示器，并向坐骨神经和脊髓提供小脉冲，这反过来又刺激了相关肌肉和肢体的运动活动。展望未来，Yuk设想，这种新材料的直接应用可能是用于从心脏手术中恢复的人。"这些病人需要几周的电力支持，以避免心脏病发作，这是手术的一个副作用，"Yuk说。"因此，医生在心脏表面缝合一个金属电极，并在数周内刺激它。我们可能会用我们的凝胶取代那些金属电极，以最大限度地减少并发症和副作用，目前人们只是接受。"该团队正在努力延长该材料的使用寿命和性能。然后，这种凝胶可以作为器官和长期植入物之间的软电接口，包括心脏起搏器和深脑刺激器。赵说："我们小组的目标是用类似Jell-O的东西来取代体内的玻璃、陶瓷和金属，这样它就更加良性，但性能更好，而且可以持续很长时间。这是我们的希望。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365521.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365521.htm

SOMA系统将通过超声波而非电极控制假肢

SOMA系统将通过超声波而非电极控制假肢当前原型中使用的超声波传感器阵列手环弗劳恩霍夫IBMT当前版本系统的核心是一个佩戴在前臂上的手环。它没有采用电极，而是利用一个超声波传感器阵列，每秒向下层肌肉组织发送数十个超声波脉冲。通过分析这些脉冲反射回原始换能器所需的时间，就可以确定单个肌肉股的厚度。如果其中任何一条肌肉链正在收缩，它们就会比放松时更粗。通过这种方式，可以确定佩戴者在任何时刻有意识地收缩了哪些肌肉。目前，这些读数会被转发到电脑上，由基于人工智能的软件进行实时分析，然后将相应的运动指令转发给假手。项目合作伙伴之一、德国弗劳恩霍夫生物医学工程研究所的MarcFournelle博士说："与电极相比，基于超声波的控制具有更高的灵敏度和准确性。传感器能够检测不同的自由度，如弯曲、伸展或旋转。"根据计划，手环最终将被内置在假肢袖口中的微型传感器阵列所取代。同样，读数可以通过蓝牙传输到用户智能手机上的应用程序，再由应用程序无线传输指令到假手。更重要的是，假手的手指有朝一日可能会集成压力传感器，将触感传回用户残臂上的神经。这些信号将通过电极传递，电极将刺激神经，使大脑产生触觉。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388253.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388253.htm

ABB 推出新一代机器人控制平台 OmniCore

ABB推出新一代机器人控制平台OmniCoreABB宣布推出新一代机器人控制平台OmniCore。据介绍，与之前的ABB控制器相比，OmniCore使机器人的运行速度提升了25%，能耗降低了20%。OmniCore将取代ABB机器人IRC5控制器，后者将于2026年6月逐步退出市场。ABB将继续为使用IRC5的客户提供备件和服务保证设备在机器人剩余使用寿命期间内的运作。

深度睡眠的脑电波组合可预测血糖控制情况

深度睡眠的脑电波组合可预测血糖控制情况通过一项新的研究，加州大学伯克利分校的研究人员在理解为什么睡眠对血糖控制如此重要方面又前进了一步，这与深度睡眠期间产生的脑电波模式有关。睡眠阶段分为两大类：快速眼动（REM）和非快速眼动（NREM）睡眠。非快速眼动睡眠有三个阶段，你会经历这些阶段，其特点是睡眠越来越深。第三阶段非快速眼动睡眠是最深的阶段，约占成年人总睡眠时间的25%，是你醒来后感到休息的需要。在第三阶段非快速眼动睡眠期间，大脑主要产生大的δ波和所谓的慢速振荡，这可能有助于同步δ波和被称为睡眠主轴的连贯神经活动的爆发。先前的研究表明，慢速振荡和睡眠主轴的耦合会影响学习和记忆，但研究人员关注的是耦合对血糖的影响。该研究的通讯作者马修-沃克说："这些同步的脑电波就像一个手指，拨动了第一张多米诺骨牌，开始了相关的连锁反应，从大脑到心脏，再到外面，改变身体对血糖的调节。特别是，两种脑电波的结合，称为睡眠主轴和慢波，预示着身体对称为胰岛素的荷尔蒙的敏感性增加，从而有利地降低血糖水平。"在首先检查了647人的睡眠数据和他们第二天早上的血糖和胰岛素测量结果后，研究人员发现，脑波耦合预测了第二天的血糖控制，与年龄、性别、睡眠质量和时间等因素无关。该研究的主要作者RaphaelVallat说："深度睡眠脑波的这种特殊耦合比个人的睡眠时间或睡眠效率更能预测血糖。这表明在深度睡眠期间，这些大脑振荡的电生理质量和协调的芭蕾舞有其独特之处。"深入研究后，研究人员发现了一系列的生理步骤，这可能解释了这些深度睡眠的脑电波如何带来更好的血糖控制。他们发现，慢波和主轴更强、更频繁的耦合导致了副交感神经系统（PNS）的激活，该神经网络在压力或危险期过后使身体放松，这一点通过可变的心率得到了证明。他们还发现，副交感神经系统的激活增加了身体对葡萄糖调节激素胰岛素的敏感性，导致细胞从血液中吸收葡萄糖并防止血糖飙升。两种脑电波--慢速振荡和睡眠主轴--的结合产生了一种生理效应，预示着身体对胰岛素的敏感性增加，从而降低了血糖水平。Vallat说："在夜间睡眠的电气静态中，有一系列相连的关联，这样，深睡眠的脑电波预示着你的神经系统在第二天会重新校准和平静下来，这种对你的神经系统相当奇妙的相关舒缓作用，然后与你的身体对胰岛素的敏感性的重新启动有关，导致第二天更有效地控制血糖。"掌握了这些信息后，研究人员在1900人的大样本上复制了他们的研究。在第二组人群中，NREM睡眠期间的缓慢振荡-纺锤体耦合再次预测了空腹血糖的改善。"我们在不同的队列中复制了这些发现，我认为我们实际上开始对这些结果感到更有信心，"Vallat说。"但我要等其他人复制它之后才会真正开始相信；这就是我的英国式怀疑主义。"有趣的是，虽然该研究预测了深睡眠波对胰岛素敏感性的影响，但研究人员发现它并没有影响胰岛β细胞，即分泌胰岛素的细胞。研究人员指出，他们的发现并不与糖尿病和睡眠之间的关联相矛盾，也不对其作为疾病的风险因素提出挑战。他们说，相反，测量深睡眠波的耦合可以被看作是提供对糖尿病洞察力的一种额外方式。研究报告的共同作者VyomaShah说："除了揭示一种新的机制外，我们的结果还表明，这些深度睡眠脑电波可以作为某人第二天血糖水平的敏感标志，比传统的睡眠指标更有意义。为了增加这项新发现的治疗意义，研究结果还提出了一种新型的、非侵入性的工具--深度睡眠脑电波--用于绘制和预测某人的血糖控制。"如果不出意外的话，该研究再次强调了在管理糖尿病方面获得良好睡眠的重要性。该研究发表在《细胞报告医学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370001.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370001.htm