Neuartige Biosensoren werden die gehirngesteuerte Robotik revolutionieren

Der von Professor Francesca Iacopi und ihrem Team an der UTS-Fakultät für Ingenieurwesen und IT entwickelte Biosensor haftet auf der Haut von Gesicht und Kopf, um vom Gehirn gesendete elektrische Signale zu erfassen. Diese Signale können dann in Befehle zur Steuerung autonomer Robotersysteme übersetzt werden.

Eine Studie des Biosensors wurde im Journal of Neural Engineering. veröffentlicht

Der Sensor besteht aus epitaxialem Graphen – im Wesentlichen mehreren Schichten aus sehr dünnem, sehr starkem Kohlenstoff –, das direkt auf ein Siliziumkarbid-auf-Silizium-Substrat aufgewachsen ist. Das Ergebnis ist eine hochgradig skalierbare neuartige Sensortechnologie, die drei große Herausforderungen der Graphen-basierten Biosensorik überwindet:Korrosion, Haltbarkeit und Hautkontaktwiderstand.

„Wir konnten das Beste von Graphen, das sehr biokompatibel und sehr leitfähig ist, mit der besten Siliziumtechnologie kombinieren, was unseren Biosensor sehr widerstandsfähig und robust in der Anwendung macht“, sagte Professor Iacopi.

Graphen ist ein Nanomaterial, das häufig in der Entwicklung von Biosensoren verwendet wird. Bis heute wurden jedoch viele dieser Produkte als Einwegprodukte entwickelt und neigen zur Delaminierung, wenn sie mit Schweiß und anderen Formen von Feuchtigkeit auf der Haut in Kontakt kommen.

Im Gegensatz dazu kann der UTS-Biosensor selbst in stark salzhaltigen Umgebungen über einen längeren Zeitraum verwendet und mehrmals wiederverwendet werden – ein beispielloses Ergebnis.

Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass der Sensor den sogenannten Hautkontaktwiderstand drastisch reduziert, bei dem ein nicht optimaler Kontakt zwischen dem Sensor und der Haut die Erkennung elektrischer Signale vom Gehirn behindert.

„Bei unserem Sensor verbessert sich der Kontaktwiderstand, wenn der Sensor auf der Haut sitzt“, sagte Professor Iacopi. „Im Laufe der Zeit konnten wir eine Reduzierung des anfänglichen Kontaktwiderstands um mehr als 75 Prozent erreichen.“

„Dies bedeutet, dass die vom Gehirn gesendeten elektrischen Signale zuverlässig gesammelt und dann erheblich verstärkt werden können und dass die Sensoren auch unter rauen Bedingungen zuverlässig eingesetzt werden können, wodurch ihr Potenzial für den Einsatz in Gehirn-Maschine-Schnittstellen erhöht wird.“

Die Forschung ist Teil einer größeren Zusammenarbeit, um zu untersuchen, wie Gehirnwellen verwendet werden können, um autonome Fahrzeuge zu steuern und zu steuern. Die Arbeit ist eine Partnerschaft zwischen Professor Iacopi, die für ihre Arbeit in Nanotechnologie und elektronischen Materialien international anerkannt ist, und UTS Distinguished Professor Chin-Teng Lin, einer führenden Forscherin auf dem Gebiet der Gehirn-Computer-Schnittstellen. Es wird mit 1,2 Millionen US-Dollar vom Defense Innovation Hub finanziert.