Nieuwe biosensoren gaan hersengestuurde robotica revolutionair veranderen

Ontwikkeld door professor Francesca Iacopi en haar team in de UTS-faculteit Ingenieurswetenschappen en IT, hecht de biosensor zich aan de huid van het gezicht en hoofd om elektrische signalen te detecteren die door de hersenen worden verzonden. Deze signalen kunnen vervolgens worden vertaald in commando's om autonome robotsystemen te besturen.

Een studie van de biosensor werd gepubliceerd in het Journal of Neural Engineering.

De sensor is gemaakt van epitaxiaal grafeen - in wezen meerdere lagen van zeer dunne, zeer sterke koolstof - rechtstreeks gegroeid op een siliciumcarbide-op-siliciumsubstraat. Het resultaat is een zeer schaalbare nieuwe detectietechnologie die drie grote uitdagingen van op grafeen gebaseerde biosensing overwint:corrosie, duurzaamheid en weerstand tegen huidcontact.

"We hebben het beste van grafeen, dat zeer biocompatibel en zeer geleidend is, kunnen combineren met het beste van siliciumtechnologie, waardoor onze biosensor zeer veerkrachtig en robuust in gebruik is", zegt professor Iacopi.

Grafeen is een nanomateriaal dat veel wordt gebruikt bij de ontwikkeling van biosensoren. Tot op heden zijn veel van deze producten echter ontwikkeld voor eenmalig gebruik en zijn ze vatbaar voor delaminatie als gevolg van contact met zweet en andere vormen van vocht op de huid.

De UTS-biosensor kan daarentegen voor langere tijd worden gebruikt en meerdere keren worden hergebruikt, zelfs in zeer zoute omgevingen - een ongekend resultaat.

Verder is aangetoond dat de sensor de zogenaamde huidcontactweerstand drastisch vermindert, waarbij niet-optimaal contact tussen de sensor en de huid de detectie van elektrische signalen van de hersenen belemmert.

"Met onze sensor verbetert de contactweerstand wanneer de sensor op de huid zit", zei professor Iacopi. "In de loop van de tijd hebben we een vermindering van meer dan 75 procent van de initiële contactweerstand kunnen bereiken."

"Dit betekent dat de elektrische signalen die door de hersenen worden verzonden op betrouwbare wijze kunnen worden verzameld en vervolgens aanzienlijk kunnen worden versterkt, en dat de sensoren ook betrouwbaar kunnen worden gebruikt in zware omstandigheden, waardoor hun potentieel voor gebruik in hersen-machine-interfaces wordt vergroot."

Het onderzoek maakt deel uit van een grotere samenwerking om te onderzoeken hoe hersengolven kunnen worden gebruikt om autonome voertuigen te besturen en te besturen. Het werk is een samenwerking tussen professor Iacopi, die internationaal wordt geprezen vanwege haar werk op het gebied van nanotechnologie en elektronische materialen, en UTS Distinguished Professor Chin-Teng Lin, een vooraanstaand onderzoeker op het gebied van hersen-computerinterfaces. Het wordt gefinancierd door $ 1,2 miljoen van de Defense Innovation Hub.