编辑：感知芯视界
伴随着无线技术、放大技术及集成电路不断地进步，脑电信号的采集和应用在可穿戴、脑信号溯源、疾病诊断、人机交互、医疗健康等领域具有巨大的应用潜力。无创地从人体表面采集高质量的脑电信号一直是一项极具挑战性的任务。开发一种便携、稳定的脑电传感器用于获取高质量的脑电信号成为很多研究机构和企业孜孜不倦追求的目标。在体外无创式脑电传感器的研发领域，江苏省产业技术研究院脑机融合智能技术研究所(简称“集萃脑机所")走在了行业的前端。这家研究所成立于2019年7月，是一家专注于为教育娱乐、医疗健康、安防等行业，提供技术领先的脑机融合智能技术关键模块和解决方案的研发型企业，其中神经电极传感器是其研发攻克难关的重点之一。3月29日，在深圳国际传感器与应用技术展览会现场，感知芯视界对集萃脑机所神经电极传感器研发中心负责人章祥先生进行了采访。这次他为了我们带来了最新推出的64导全脑便携式脑电帽，分享了体外式脑电传感器的技术发展情况以及未来前景。
图：江苏省产业技术研究院脑机融合智能技术研究所神经电极传感器研发中心负责人章祥
据介绍，章祥先生主要从事体外式脑电传感器材料的研发，研究所团队熟悉电极相关的传感材料和脑电采集的后端数据处理和应用，能够快速打通相关技术环节，突破技术瓶颈。此外，章祥先生还担任集萃脑机所的孵化企业苏州意忆计科技有限公司（下文简称“意忆计 ”）的总经理。意忆计主要从事脑电、生物电在体传感技术、材料及器件的研发，提供脑电传感器的产品以及定制化技术服务。其中，便捷式凝胶脑电电极和配套产品处于行业领先水平，并已实现产业化应用，并连续两年成为世界机器人大赛脑机接口比赛的供应商，受到研究人员的广泛好评。Q：感谢您接受感知芯视界的专访，请您介绍一下您的研究方向和企业专注的领域？章祥：我主要负责体外式神经电极传感器的研发和制作。苏州意忆计科技专注于脑电信号采集传感器，我们即将推出一款64导便携式凝胶脑电帽。脑电信号的采集的第一步是将脑电电极材料贴在人的脑袋上，采集生物电信号，经后端放大器、软件算法进行处理后，进行一系列的场景应用。目前市面上主流的脑电信号采集传感器采用湿电极法，需要用针管注射导电膏，导电膏中的氯、钾、钠等离子扩散进入人体皮肤的角质层，降低了电极与皮肤之间的接触阻抗。导电膏的形态类似现在医院做B超时用的液态胶体，这种方式采集到的脑电信号质量非常好。但是湿电极法想要走出实验室、走出医院是行不通的。因为液态胶体状的导电膏涂到人的头发上，做完测试以后仍有很多残留，需要立刻洗头，使用不便利。除此以外，市面上还有干电极法采集脑电信号，即用一个很硬的材质的电极扣在头上，它采集的脑电信号质量取决于干电极与头皮之间接触的压力，压力越大，信号越清晰。但可想而知，一个非常硬的东西紧紧勒住人的头皮，很容易让人接受不了。目前，我们的凝胶脑电帽综合考虑干、湿电极使用中的不足之处，提供了一种折中的最优解决方案。在确保较高的脑电采集信号质量的同时，做到舒适性、便捷性兼备，使用后无需清洗头皮。
图：意忆计部分展品
Q：请您谈谈除了凝胶材料上的创新以外，我们的脑电帽还有哪些技术优势？章祥：还有一种优势是它可调节。目前市面上很多的脑电帽都是不可调节的。按照人的不同头围分为大、中、小号，不同的头围需要佩戴不同的脑电帽。我们这款脑电帽不仅可以适配不同的头围，还可以适配不同的头型，可调节使电极良好贴附。章祥：目前我们采集的效率对标导电膏，二者之间的信号相似度达到98.8%左右。而干电极跟导电膏比起来，信号相似度大概只在80%左右。相比干电极，凝胶电极采集的脑电信号质量更好一些。总结来说，凝胶电极信号质量是介于干电极和导电膏之间，优点是采集信号质量更接近于导电膏，但又提升了信号采集的便捷性和舒适性。Q：请问国内大概有多少企业从事凝胶脑电帽的研发、生产工作？章祥：在国内做脑电帽的企业比较多，但是做便捷式凝胶脑电帽的应该还没有。我们这款64导便捷式脑电帽兼容市面上的很多方案，包括导电膏、凝胶，也兼容市面上另外一种比较通用的盐水电极方式。Q：请问凝胶脑电电极产品和国际上的产品对比，处于什么水平？章祥：国际上目前主流的就是我刚刚说的导电膏，还没有凝胶方式的大批量应用的脑电传感器。Q：请您介绍一下，贵司面向客户提供硬件设备外，软件方面如何解决呢？章祥：苏州集萃脑机所是一家具备自主知识产权脑机接口全链条产品及技术研发的单位，在忆阻器器件设计、类脑芯片设计、高精度模数转换、大规模数字集成电路设计、神经及生理电信号传感、脑机融合医疗康复应用、脑电云计算技术、脑机融合算法等技术领域深耕多年。集萃脑机所开发的全国产化、高舒适度、高速人机交互新模式系统，牢牢占据高速率脑机接口技术世界第一的纪录。面向科技成果转化、脑机接口商业化落地，集萃脑机所孵化了众多面向产业应用的企业，除苏州意忆计 (EEG) 科技有限公司之外，还包括致力于革新人机交互模式，成为脑机接口领域的领军企业念及科技以及提供音乐电刺激脑机接口解决方案的苏州聆慧尔科技有限公司等。Q：请您介绍这款凝胶电极在大众商业化市场上的应用案例？章祥：大众领域上的应用主要是教育、娱乐、康养方面做脑电信号的监测。比如，教育机构用来监测一些小孩的学习专注度，以及工业领域监测一些特种作业人员的疲劳度等。用法主要是将凝胶电极集成在被监测人员的头盔上，不用涂导电膏，也不用忍受干电极带来的不适感，直接采集脑电信号实现这些应用。此外，凝胶电极在VR领域用得也比较多，近期比较火爆。用法是将凝胶电极集成在VR头盔里面，无需手柄进行控制，只需要眼睛盯着某个位置就能实现“意念控制”。
图：意忆计部分展品
Q：请问应用场景不一样，所需的脑电采集材料会不会也不同？章祥：可以通用的，因为都是采集脑电信号，区别只是采集脑电信号时有头发和无头发。有头发的区域，因为有些材料穿透不了头发，采集不了信号，凝胶电极更适合。无头发的区域，其他的材料也可以替代凝胶电极。章祥：是的，之前所有的应用都是基于人的枕区脑电信号采集，只用后面的8导头带就可以。我们为了采集全脑脑电信号，今年推出了这个全脑64导的脑电帽。目前我们脑电采集应用的主要客户集中在科研院所。科研院所开展脑科学、神经学以及心理学等相关研究会用到脑电采集的产品和方案。还有小部分的客户来自新型脑机接口企业，定制化需求比较多，需要脑电采集产品和方案用在智能穿戴，主要用于疲劳度、专注度监测等场景。Q：请问未来希望脑电传感器产品的应用能够往哪些领域推进？章祥：目前我们是立足科研领域，然后往医疗健康上进军。其实科研这块的市场也不小，我相信如果所有科研院所都买我一顶脑电帽，我们已经可以在市场上生存下来。医院方面，我们正在进行布局，一旦获得使用许可，市场量会比较大。我们的优势就是相比医院使用的导电膏，材料成本相近，但更加方便易用。目前64导可调节的脑电帽还没有正式推出，后续等我们内部测试通过后，会往医疗健康以及医院方面推进。Q：请问除了凝胶材料，未来脑电信号采集还有哪些新方向？章祥：我们也在研发新型的材料。未来的发展肯定是自黏附，就是一个电极直接搭在头发上，通过一根线或者蓝牙传输，直接传到采集放大器里就可以了，这应该是未来的发展方向。目前当然还没有达到这样的进展，因为自黏附脑电电极要去解决的难题是在接触头发的时候不粘附，接触到头皮的时候才粘附住，将采集的信号再传输出来。Q：我们看到目前脑电采集的连接线特别多，未来会往无线方向去发展吗？章祥：无线的方向也会有。比如把连接线做短，但是脑电电极导出的这块线是不能取消的，只能是把线做短，再连接到无线的放大器盒子，通过无线传输到终端。无线的优点是便捷，缺点是信号稳定性不如有线。*免责声明：本文版权归原作者所有，本文所用图片、文字如涉及作品版权，请第一时间联系我们删除。本平台旨在提供行业资讯，仅代表作者观点，不代表感知芯视界立场。
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