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章鱼启发的可穿戴传感器:有望应用于医疗领域

发布时间:2019-05-30 13:22

  据美国化学会官网近日报道,韩国的一支科研团队受章鱼吸盘启发,开发出一种基于石墨烯、有吸附力的生物传感器。

  可穿戴传感器采用“电离子透入疗法”使身体出汗,然后测量其中的酒精含量,发送至用户的手机。(图片来源: 美国化学学会)

  此类可穿戴设备不仅可监测心率、体表温度、血氧水平、运动量及其他生理参数,还能监测与炎症甚至胰岛素有关的重要生理指标。可穿戴设备采集的数据与信息,不仅有助于病人及时了解健康和医疗状况,还能在某些疾病发作之前作出预警,或在疾病发作时让病人得到及时的医疗照顾。

  监测并治疗糖尿病的石墨烯腕带(图片来源:Hui Won Yun / 首尔大学)

  监测心率、呼吸、肌肉运动等健康数据的电子皮肤(图片来源:大邱庆北科学技术院)

  监测皮肤深处的动脉血压的超声波贴片(图片来源:Chonghe Wang/《自然生物医学工程》)

  近日,韩国的一支科研团队报告称,他们受章鱼吸盘启发,开发出一种基于石墨烯、有吸附力的生物传感器。其研究成果发表在《美国化学会应用材料与接口(ACS Applied Materials & Interfaces)》期刊上。

  一个真正有效的可穿戴传感器必须是柔软的,而且可以完全贴合到潮湿和干燥的皮肤上,让用户保持舒适的体验。因此,基底(感知成分所依附的材料)的选择非常关键。机织纱是一种普遍使用的基底,但它有时会与皮肤接触得不完全,特别是在皮肤上毛发浓密的时候。普通的纱线也容易受到潮湿环境的影响。

  在水下时,粘合剂会失去其粘合力;在干燥环境中,粘合剂又太粘,以至于撕下的时候会让人感到疼痛。为了克服这些挑战,方昌玄(Changhyun Pang)、崔长松(Changsoon Choi)以及同事们开发出一种低成本的石墨烯基传感器。该传感器具有类似纱线的基底,该基底采用章鱼般的吸盘吸附到皮肤上。

  研究人员们将氧化石墨烯涂覆到弹性聚氨酯与涤纶织物上,并浸泡在L-抗坏血酸中,以帮助导电,同时保持其强度和弹性。在那里,他们添加了一层石墨烯涂层和PDMS薄膜,以形成从织物到皮肤的导电路径。最终,他们将吸盘般的微型图案蚀刻到薄膜上。

  该传感器可以在潮湿和干燥的环境下,大范围地检测压力与运动。研究人员称,该器件也能监测一系列人体活动,包括心电图信号、脉搏和语言模式,因此有望应用于医疗领域。



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