언젠가 마인드컨트롤 로봇을 가능하게 할 센서

요약: 두뇌 활동을 측정할 수 있는 새로 설계된 건식 센서는 언젠가 로봇 시스템에서 마인드 컨트롤을 가능하게 할 것입니다.

원천: 미국화학학회

마치 공상 과학 소설에 나오는 것처럼 들립니다. 특수 생체 공학 헤드밴드를 착용하고 뇌를 사용하여 로봇을 제어합니다. 하지만 최근에 최근 연구 결과가 발표되었습니다. ACS의 나노소재 응용 나는 이것을 현실로 만들기 위해 한 걸음 더 나아갔다.

끈적끈적한 전도성 젤에 의존하지 않는 특수한 3D 구조를 설계함으로써 팀은 머리카락, 머리 충돌 및 곡선 속에서도 뇌의 전기적 활동을 측정할 수 있는 “건조한” 센서를 만들었습니다.

의사는 특수 전극을 머리 표면에 이식하거나 배치하는 뇌파 검사(EEG)를 사용하여 뇌의 전기 신호를 모니터링합니다. EEG는 신경 장애를 진단하는 데 도움이 되지만 뇌파를 사용하여 보철물, 로봇 또는 비디오 게임과 같은 외부 장치를 제어하는 ​​”뇌-기계 인터페이스”에 통합될 수도 있습니다.

대부분의 비침습적 버전은 두피를 자극하고 때때로 알레르기 반응을 유발할 수 있는 젤로 머리에 부착된 “습식” 센서를 사용합니다.

대안으로 연구자들은 젤이 필요하지 않은 “건식” 센서를 개발하기 위해 노력해 왔지만 지금까지 표준 습식 센서만큼 잘 작동한 센서는 없었습니다.

그래핀과 같은 나노 물질이 적합한 옵션이 될 수 있지만 일반적으로 평평하고 불안정한 특성으로 인해 특히 장기간에 걸쳐 인간 머리의 고르지 않은 곡선과 호환되지 않습니다. 따라서 Francesca Iacobbi와 그녀의 동료들은 달라붙지 않고 뇌 활동을 정확하게 모니터링할 수 있는 다결정 그래핀 기반의 3D 그래핀 기반 센서를 만들고자 했습니다.

연구팀은 각각 약 10마이크론 두께의 다양한 모양과 패턴으로 그래핀으로 코팅된 여러 3D 구조를 만들었습니다. 테스트한 모양 중 육각형 패턴은 후두부의 털이 많은 표면인 지그재그에서 가장 잘 작동했습니다.

팀은 이 센서 중 8개를 고무 헤드밴드에 삽입하여 머리 뒤쪽에 고정했습니다. 시각적 신호를 표시하는 증강 현실 헤드셋과 결합하면 전극이 표시되는 신호를 감지한 다음 컴퓨터와 함께 작동하여 신호를 완전히 손을 사용하지 않고 네발 로봇의 움직임을 제어하는 ​​명령으로 변환할 수 있습니다.

새로운 전극이 아직 습식 센서만큼 성능이 좋지는 않지만 연구원들은 이 작업이 강력하고 구현하기 쉬운 건식 센서를 개발하여 뇌-기계 인터페이스의 응용 분야를 확장하는 데 도움이 되는 첫 번째 단계라고 말합니다.

자금 조달: 저자는 호주 정부 국방 혁신 센터의 자금 지원과 시드니 공과 대학의 호주 국립 제조 시설 및 시드니 대학 나노 연구소의 연구 및 프로토타입 파운드리의 지원을 인정합니다.

로봇 뉴스 검색 정보

작가: 케이티 코팅엄
원천: 미국화학학회
의사소통: 케이티 코팅햄 – 미국 화학회
그림: ACS Applied Nano Materials에서 채택, 2023, DOI: 10.1021/acsanm.2c05546

원래 검색: 오픈 액세스.
“마이크로축 위의 그래핀 기반 뇌-기계 인터페이스용 비침습 센서Sheikh Naeem Faisal 등이 작성했습니다. ACS의 나노소재 응용

요약

마이크로축 위의 그래핀 기반 뇌-기계 인터페이스용 비침습 센서

뇌-기계 인터페이스(BMI)의 대규모 배포를 위해서는 정확하고 신뢰할 수 있는 뇌파 검사(EEG) 건식 센서의 가용성이 필수적입니다. 그러나 건식 센서는 금 표준 Ag/AgCl 센서에 비해 항상 성능이 좋지 않습니다.

건조 센서의 성능 손실은 부피가 크고 불편한 센서를 사용해야 하는 두피의 털이 많고 구부러진 부분에서 신호를 모니터링할 때 가장 분명합니다.

이 작업은 두피의 후두하 영역에서 EEG 신호를 감지하기 위한 서브나노 두께의 에피택셜 그래핀 기반 3D 센서를 시연합니다.

뇌의 시각 피질에 해당하는 후두부 영역은 관절 시각 유발 정상 상태 모델을 기반으로 BMI를 구현하는 데 핵심입니다.

텍스처 에피택셜 그래핀 센서는 낮은 임피던스로 효과적인 피부 접촉을 보여주고 습식 센서와 비슷한 신호 대 잡음비를 달성할 수 있습니다.

이러한 센서를 사용하여 두뇌 활동을 통해 4족 보행 로봇과의 핸즈프리 통신도 시연했습니다.