隨著科技的飛速發(fā)展，穿戴式健康監(jiān)測(cè)設(shè)備正逐漸成為我們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠?。傳統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)設(shè)備往往笨重且不便，而近年來新興的“仿生皮膚”汗液傳感器則帶來了更為輕便高效的解決方案。

【研究背景】

近年來，汗液傳感器技術(shù)因其無創(chuàng)、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)特點(diǎn)而備受關(guān)注。當(dāng)前市面上的大多數(shù)仿生皮膚技術(shù)面臨多種挑戰(zhàn)，例如復(fù)雜且昂貴的制造過程、低穿戴舒適性，以及實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)的難題。這些問題阻礙了仿生皮膚在多種應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的普及和實(shí)際應(yīng)用。

【研究創(chuàng)新點(diǎn)】

香港城市大學(xué)胡金蓮課題組提出了一種創(chuàng)新的仿生皮膚汗液傳感器，通過引入全新的熱轉(zhuǎn)印制造方法，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中的多項(xiàng)缺陷。該方法成本低廉且易于操作，特別適合小規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。而其獨(dú)創(chuàng)的雙層單向?qū)窦{米膜則提供了卓越的可延展性與透氣性，能夠高效吸收汗液，實(shí)現(xiàn)面向佩戴者的舒適實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)。

值得一提的是，這款傳感器內(nèi)置了先進(jìn)的傳感器系統(tǒng)，可以監(jiān)測(cè)汗液中的多種生物標(biāo)志物，包括葡萄糖、乳酸、尿酸、pH值、溫度及皮膚阻抗。搭配全新開發(fā)的CARE(Continuous Analyte Monitoring with Real-time Engagement)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與處理，為既可靠又舒適的健康監(jiān)測(cè)提供了完整的解決方案。

文章解析

這篇文章詳細(xì)介紹了一款特制的仿生皮膚汗液傳感器。這種創(chuàng)新設(shè)備集成了多種電極，以進(jìn)行全面分析，包括葡萄糖、乳酸、尿酸、pH值以及皮膚阻抗和溫度。每個(gè)電極對(duì)于提供實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。文章中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展示了該傳感器在檢測(cè)汗液參數(shù)上的高靈敏度與高準(zhǔn)確性。

這款仿生皮膚的制作方法采用了熱轉(zhuǎn)印打印工藝。此方法確保制造過程簡(jiǎn)便且成本效益高，十分適合于小批量傳感器生產(chǎn)。與傳統(tǒng)方法相比，這種熱轉(zhuǎn)移技術(shù)能夠使傳感器組件的精確布局變得更加高效可靠。此外，該傳感器擁有的電紡納米膜層具有單向?qū)窈蛢?yōu)良透氣性的特性，確保佩戴的舒適性。

在可穿戴性和舒適性測(cè)試中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，仿生皮膚的靈活性、透氣性和濕度透過率等均達(dá)到了優(yōu)秀水平。這使得該設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間佩戴，而不會(huì)造成使用者的不適。生物相容性實(shí)驗(yàn)則證明了該裝置的安全性，不會(huì)引起皮膚刺激或過敏反應(yīng)?？傊?，仿生皮膚汗液傳感器的開發(fā)標(biāo)志著穿戴式健康監(jiān)測(cè)設(shè)備領(lǐng)域的一個(gè)重要進(jìn)步，為醫(yī)學(xué)、體育科學(xué)和個(gè)人健康管理帶來了更多可能性。

圖1：熱轉(zhuǎn)印電子皮膚制造過程以及雙層納米膜功能

圖2：雙層納米膜的功能表征

圖3：汗液傳感器的傳感性能表征

圖4：電子皮膚汗液傳感器的其他性能表征及其生物相容性測(cè)試和延展性測(cè)試

圖5：生物皮膚傳感器在人體運(yùn)動(dòng)過程中的持續(xù)性健康監(jiān)測(cè)

來源：高分子科學(xué)前沿
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