近期，我院晏善成教授团队在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》（中信所1区，影响因子:18.5）发表了以《Scaled elastic hydrogel interfaces for brain electrophysiology》为题的研究论文，我院为论文第一署名单位。
脑机接口技术的进步促进了脑与外部设备之间的实时通讯，目前，主流技术仍才有侵入式链接，其成本高、难度大同时对大脑带来巨大外源性创伤，发展非侵入式脑机接口一直是脑科学研究的重点。然而，非侵入性脑计算机接口技术方面进展甚微，其中核心瓶颈就包括生物电极的导电材料，发展高灵敏、柔性生物兼容的新型脑机接口电极材料对于整个领域都是至关重要的。
针对上述问题，我们采用ITO前驱液溶胶作为导电性能的原料配方，退火研磨后与海藻酸盐混合在一起，制成了一种无细胞毒性的ITO水凝胶球形电极。电极显著且均一的导电性使其能够产生稳定的自适应变形，符合不同的头皮地形。通过电学测试，大多数电极阻抗值皆降至10 kΩ以下，表明与传统的导电膏相比，水凝胶电极具有较好的电学性能。随后脑电数据采集实验证实了其传导性和信号传输的可靠性。
图1 材料制备、测试及其脑电原理示意图
随后利用频带能量比分析和支持向量机算法对采集到的脑电信号进行情感识别。两个SVM算法的识别率分别达到83.5%和99.3%，所制备的ITO水凝胶电极对情感的识别结果为稳定的较高识别准确率。在采集脑电信号前后只需极少的准备工作。利用广泛的原材料和简单的制备方法增强了水凝胶电极的潜在医学应用，从而大大促进了脑电设备的进步和抑郁症相关病理的研究。
图2 水凝胶小球电极的情绪识别的检测及其算法实现
