由Fraunhofer生物医学工程研究所协调的NanoEDGEBMBF项目旨在开发一种用于喷墨打印的石墨烯油墨和一种可伸缩的印刷工艺,以及用于生产直接皮肤接触电极的资源高效的工艺链。
石墨烯基油墨的开发是以商业石墨烯油墨为基础的.油墨的修改是必要的,使它可打印。加入乙醇是为了避免气泡和降低油墨的表面张力。碳纳米粒子的加入提高了印刷结构的耐磨性。加入表面活性剂可以提高印刷性能,提高印刷结构的导电性和表面光滑性。
所述皮肤电极制造包括在软性材料上进行油墨印刷,然后进行刀片切割和粘合剂钝化层的叠层过程。每个元件(导电油墨、软支撑层和钝化层)的厚度决定了电极与皮肤的耦合,从而决定了可以实现的信噪比。
对于EEG应用,进一步优化这些层,如果需要,可以通过减少厚度和刚度。这种超薄电极与低成本的皮肤电子产品相结合,可以形成新一代的可穿戴传感器。
有了这些传感器,对指示精神状态的生物信号的精密检测,如神经、生理和肌肉信号,将使人们能够更全面地描述心理过程,从而大大改善精神障碍的诊断和功能恢复。
印刷过程是一个两步的过程:首先,用银墨水印刷印轨和接触垫。其次,用改性石墨烯油墨印刷电极。一个喷墨打印机与一个16喷嘴-打印头被用来优化打印参数.此外,还开发了合适的前、后处理工艺和参数。在第二步中,印刷过程将转移到适合大规模制造的喷墨系统。
本项目中的可穿戴电子产品是基于SensoMedical实验室有限公司的BIOPOT。BIOPOT是一种具有数据传输和数据采集装置的无线生物阻抗和生物电放大器,被用作神经技术产品开发的平台。这是一个小尺寸和低规格可穿戴,可定制的形式因素,允许几天的活动监控。它采用蓝牙低能5.0技术进行数据传输,并配有车载数据缓冲器.它也被设计成一个数据采集的补丁设备。它有8或19个通道可供选择,可配置为EEG、EMG或其他生物电位读数。
纳米EDGE研究项目的跨学科方法旨在汇集具有纳米材料制造和表征、先进工程技术和神经科学专业知识的功能化电极的生产技术。从而提高了多级传感器的生产水平,提高了EEG、EMG等监测方法的性能。通过将印刷电极与可穿戴电子和无线信号传输的先进电子设计相结合,将增强最先进的皮肤电子技术。
NanoEDGE将开发资源高效的生产技术和可伸缩的工艺,用于小规模和高通量电极的制造和功能化。为此,项目联合体内现有的碳纳米材料电极的实验室规模制造和功能化工艺将与喷墨打印机和喷墨印刷技术的发展专门知识相结合。这种专门知识的结合将导致新的生产流程和流程链,并简化可用性和降低成本。
具体而言,该项目将针对基于EEG神经反馈系统的新型低成本皮肤电子技术进行测试,以实现精神障碍诊断和精神功能恢复。