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用于健康监测的透气可穿戴皮肤传感器问世

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可穿戴电极用于监测心率和其它的关键健康信号近年来取得了进展,新一代的设备会采用更轻盈、更有伸缩性的材料直接粘附在皮肤上,以便有更好的敏感度,提供更精确的测量。然而,尽管使用在这种设备上的超薄膜和橡胶板虽然也可以很好的贴合皮肤,但是这些材料的透气性较差,并且被认为长期使用是不够安全的。皮肤测试表明优质的、可拉伸的材料可以防止出汗、皮肤不透气、以及刺激或炎症,这些不良反应会产生持续的生理或心理影响。

日本东京大学发布了一款防过敏电子传感器,可以佩戴在手背的皮肤上,持续数周而不会有任何的不适感,因为它会轻薄到你忘记了它的存在。这款可拉伸的电极由透气的纳米网络组成,为开发可以在一段时间里持续监测人们健康的非侵入式的电子皮肤设备带来了希望。

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纳米电极紧贴在手背的轮廓上,与皮肤紧密贴合。这种可伸展的装置让皮肤自然地呼吸,它是如此的轻薄以至于佩戴者甚至忘记了它的存在

“我们了解到,在医疗和运动应用中,可连续监测一周或更长时间的设备有实际使用的需要,”来自东京大学工程学院的 Takao Someya 教授表示。他的团队此前开发了能够衡量血液中氧水平的皮肤贴片。

在目前的研究中,团队开发了一个由纳米网络组成的电极,包含了水溶性的聚合物,聚乙烯醇(PVA),以及金纳米层材料,这些材料已经确认对生物体来说是相容和安全的。这款设备的配置仅需要撒一点点水,可以溶解 PVA 纳米纤维并允许它简单地粘附到皮肤表面。它能够完全无缝地适应皮肤的表面,包括汗腺区域或者食指指纹的纹路。

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可以完全贴合皮肤表面的纳米网传感器及其显微结构展示

研究人员之后针对其刺激性和致敏性对皮肤贴片进行了测试,在受试者佩戴一周后没有发现炎症反应。团队也用水蒸气评估了其渗透性,与超薄塑料膜和橡胶薄片相比较而言,这款纳米网材料展现了超好的气体透过性。

此外,科学家们还通过超过 10,000 次的反复弯折和拉伸验证了这款设备的耐用性。他们还将之与传统的凝胶电极相比较,验证了这款设备作为一个电活动记录性电极的可靠性。

“在不引起任何压力和不适的情况下,监测用户的生命体征将成为可能,”一些人对该研究小组未来的研究结果表示。除了护理和医疗应用之外,新设备还承诺能够连续、精确地监测运动员的生理信号和身体运动,而不会妨碍他们的训练或表现。

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