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視網(wǎng)膜電圖（ERG）涉及測(cè)量視網(wǎng)膜中的電位，是診斷和研究眼部疾病的有力工具。然而，ERG 的多電極系統(tǒng)通常構(gòu)建在堅(jiān)硬、不舒服的隱形眼鏡之上。

為了解決這個(gè)問題，日本的研究人員開發(fā)了一種基于商用軟性隱形眼鏡的創(chuàng)新多電極 ERG 系統(tǒng)。該系統(tǒng)展示了卓越的性能和生物相容性，將有助于突破 ERG 的極限。

圖示：視網(wǎng)膜上測(cè)量的電位包含重要信息，可以幫助早期診斷眼部疾病，如青光眼和色素性視網(wǎng)膜炎。在這項(xiàng)研究中，研究人員開發(fā)了一種基于商用一次性隱形眼鏡的多電極系統(tǒng)，可以方便地進(jìn)行此類測(cè)量。

圖片來源：早稻田大學(xué) Takeo Miyake

眼病在世界范圍內(nèi)變得越來越普遍，部分原因是人口老齡化，但也因?yàn)榕c前幾代人相比，我們的屏幕時(shí)間大大增加?？紤]到由于虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，我們對(duì)顯示器的使用很可能會(huì)不斷增加，因此我們必須改進(jìn)我們的診斷技術(shù)，以早期發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)眼部疾病。

在眼科醫(yī)生可以使用的工具庫(kù)中，視網(wǎng)膜電圖檢查 (ERG) 仍然具有尚未開發(fā)的潛力。簡(jiǎn)而言之，ERG 包括從角膜表面測(cè)量視網(wǎng)膜中神經(jīng)元和其他細(xì)胞產(chǎn)生的電位。許多眼部疾病會(huì)導(dǎo)致人的 ERG 信號(hào)異常，包括青光眼、色素性視網(wǎng)膜炎和糖尿病性視網(wǎng)膜病變。盡管存在多種類型的 ERG 測(cè)量設(shè)備，但很少有 ERG 電極可以同時(shí)測(cè)量來自視網(wǎng)膜不同區(qū)域的多個(gè)局部 ERG 信號(hào)。在大多數(shù)情況下，此類測(cè)量是使用放置在硬性隱形眼鏡上的電極進(jìn)行的。這使得手術(shù)更加復(fù)雜、昂貴，并且對(duì)患者來說尤其不舒服。

在此背景下，日本早稻田大學(xué)信息生產(chǎn)系統(tǒng)研究生院（簡(jiǎn)稱IPS）Takeo Miyake教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組著手開發(fā)一種新型軟ERG多電極系統(tǒng)來克服這些問題。最新研究于 2024 年 5 月 7 日發(fā)表在「Advanced Materials Technologies 」雜志上，描述了他們的發(fā)現(xiàn)。該報(bào)告由IPS的 Saman Azhari 以及山口大學(xué)眼科系的 Atsushige Ashimori 和 Kazuhiro Kimura 共同撰寫。

所提出的系統(tǒng)利用市售商用的軟性一次性隱形眼鏡。研究人員首先將這種隱形眼鏡浸入含有單體 3,4-乙烯二氧噻吩 (EDOT) 的溶液中。然后，他們將精心設(shè)計(jì)的金網(wǎng)電極及其各自的連接線放置在隱形眼鏡的內(nèi)表面上。通過在含有 EDOT 的溶液中循環(huán)電流，單體形成一種稱為 PEDOT 的纏結(jié)聚合物，它可以很好地粘附在隱形眼鏡上并固定金組件。

這種方法的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是，在干燥條件下使用直流電壓可以使PEDOT層過度氧化，從而在集電線上形成高度絕緣的表層。這種絕緣對(duì)于確保流經(jīng)金線的不同視網(wǎng)膜信號(hào)或與源自眼睛其他區(qū)域的信號(hào)不會(huì)相互干擾至關(guān)重要。通過精心設(shè)計(jì)電極的金網(wǎng)以在過度氧化過程中擴(kuò)散電流，封裝網(wǎng)狀區(qū)域的PEDOT不會(huì)過度氧化，從而確保與眼睛良好的電接觸。

圖示：多電極視網(wǎng)膜電圖 (ME.ERG) 記錄裝置的示意圖，展示了使用微電極陣列在人眼對(duì)光刺激的反應(yīng)下進(jìn)行記錄的過程。示意圖包括測(cè)量和裝置制造機(jī)制以及已制造設(shè)備的圖像。

圖片來源：早稻田大學(xué) Takeo Miyake

這一創(chuàng)新工藝的成果是用于 ERG 測(cè)量的靈活且高度透明的多電極系統(tǒng)，其與商用一次性隱形眼鏡一樣舒適。研究人員仔細(xì)檢查了多電極的光電特性，并在兔子身上進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)，正如 Miyake 評(píng)論的那樣：“我們的設(shè)備用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了其生物相容性，并表明電極位置與光強(qiáng)度之間存在相關(guān)性。記錄的 ERG 信號(hào)。換句話說，我們的設(shè)計(jì)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè) ERG 信號(hào)的精確空間測(cè)量。”

總而言之，這項(xiàng)研究的結(jié)果將幫助更好地了解和診斷眼部疾病。Miyake 表示：“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的使用正在迅速增長(zhǎng)，對(duì)眼睛狀況進(jìn)行精確、持續(xù)的監(jiān)測(cè)將成為必需。” “像這項(xiàng)工作中開發(fā)的智能隱形眼鏡可以連接到本地網(wǎng)絡(luò)，以便在用戶進(jìn)行日常生活時(shí)將眼睛的健康狀況傳輸給眼科醫(yī)生或醫(yī)療保健專家。這樣的系統(tǒng)可以防止對(duì)眼睛造成不可挽回的傷害。”

文獻(xiàn)地址：https://doi.org/10.1002/admt.202400075