ウェアラブル脳モニタ用新規バイオゲル (Novel biogel may solve a hairy problem for wearable brain-monitoring systems)

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2026-05-22 ペンシルベニア州立大学(Penn State)

米ペンシルベニア州立大学(Penn State)材料研究所の研究チームは、頭髪のある部位でも安定した脳活動計測を可能にする新型バイオゲルを開発した。脳波(EEG)などのウェアラブル脳モニタリングでは、従来電極と皮膚を密着させる必要があり、髪の毛が信号取得を妨げる大きな課題となっていた。研究チームは、高い柔軟性と導電性、生体適合性を持つバイオゲルを設計し、毛髪の間から皮膚へ密着できる構造を実現した。このゲルは長時間使用でも乾燥しにくく、低刺激で安定した電気信号を取得できるという。実験では、従来材料より高品質なEEG信号取得に成功し、運動時や長時間装着条件でも性能を維持した。成果は、在宅医療、睡眠モニタリング、ブレイン・コンピュータ・インターフェース(BCI)、神経疾患診断などへの応用が期待される。研究チームは、快適性と測定精度を両立した次世代ウェアラブル神経計測技術として実用化を目指している。

ウェアラブル脳モニタ用新規バイオゲル (Novel biogel may solve a hairy problem for wearable brain-monitoring systems)
EEG electrodes are placed through hair during testing of a biogel designed by Penn State researchers to improve contact with the scalp for wearable brain-monitoring systems. The reusable material softens with gentle heat, reaches the skin and gels again as it cools. Credit: Ankan Dutta. All Rights Reserved.

<関連情報>

相形態を利用したニューロハプティクス向け感温性イオン性バイオゲルの熱可逆性と正孔伝導性の制御 Controlling thermoreversibility and hole conductivity in thermoresponsive ionic biogels using phase morphology for neurohaptics

Ankan Dutta, Md Abu Sayeed Biswas, Ethan Gerhard, Mayukh Das, […] , and Huanyu Cheng
Science Advances  Published:15 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aee0777

Abstract

Integrating thermoreversibility with electrical conductivity in a unified hydrogel platform enables long-term, reusable through-hair neural interfaces. However, achieving both simultaneously remains challenging, as thermoreversibility demands network reorganization while conductivity necessitates network percolation. Here, we engineer phase morphology by controlling the components’ viscoelastic state during mixing. Ionically conductive nucleated morphologies illustrated by liquid-liquid phase separation exhibit rapid thermoreversibility, whereas electrically conductive bicontinuous phases demonstrated by viscoelastic phase separation achieve a marginal gel-sol transition and an ultralow storage modulus of ~1.7 kilopascals while simultaneously achieving a conductivity of 7.5 siemens per centimeter or transconductance of 5.1 millisiemens in an organic electrochemical transistor. Below this threshold, systems resemble nucleated behavior, whereas above it, superior semiconducting properties emerge, but phase transition capability is lost. These materials enable reusable through-hair neural interfaces to maintain low skin contact impedance of 1.6 kohm·cm2 across different hair types for 3 days, facilitating stable event-related desynchronization detection during mechanical and electrical haptic sensation for personalized haptics.

生物工学一般
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