成果简介
石墨烯在脑电图 (EEG) 信号采集方面具有巨大的应用潜力。然而，头部形状、高电阻头皮角质层和头发阻碍石墨烯接触皮肤，导致EEG信号中的高接触阻抗和低信噪比 (SNR)。本文，天津理工大学PengfeiZhai等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Boron and nitrogen co-doped vertical graphene electrodes for scalp electroencephalogram recording”的论文，研究合成了B和N共掺杂垂直石墨烯 (BNVG) 电极以提高皮肤亲和力和汗液吸附能力。X射线光电子能谱结果表明，该系列BNVG电极包含1.25-9.85 at%的B掺杂含量和1.12–6.48 at%的N掺杂含量。系统分析了B和N原子含量对实时头皮接触电阻、BNVG 和 Ag/AgCl电极之间的EEG相关系数以及EEG信号的SNR的影响。包含4.47at%B和3.18at%N的 BNVG电极被确定为头皮EEG信号采集的最佳电极。此外，装有19个优化BNVG电极的EEG帽可记录自发和诱发EEG信号。与汗液或NaCl水溶液一起使用的基于 BNVG的EEG帽被证实是有利的，可应用于临床和脑机接口系统。
图文导读
图1、（a-b）BNVG电极的形成机制和其在EEG采集中的应用示意图。(c) 头上19导联 EEG帽和Oz通道的电极位置以及佩戴EEG帽的志愿者的照片。
图2、BNVG电极表征
图3、各种BNVG电极的阻抗分析
图4。(a) 19个通道的EEG信号和 (b) 志愿者闭/睁眼O1通道的频域频谱；(c) 闭眼状态下脑电信号（O1）的时频分布；(d) 振幅、(e) 头皮接触阻抗和 (f) SNR 的 2D 头皮地形图，对应于佩戴 19 导联 EEG 帽的志愿者的闭/睁眼范式。
小结
综上所述，在可控反应条件下使用热丝电子辅助 CVD (HF-EA-CVD) 方法制备一系列具有 3D 多孔结构的 BNVG 电极，B 和 N 的含量可调。 这项工作不仅有助于对高度先进的基于石墨烯的 EEG 电极的可行制备和结构设计的新理解，而且还可以作为其他生物电信号采集系统的参考。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.12.056
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