香港城市大學(xué)：革新“仿生皮膚”汗液傳感器，突破性健康監(jiān)測設(shè)備的新紀(jì)元

隨著科技的飛速發(fā)展，穿戴式健康監(jiān)測設(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)、實時的監(jiān)測特點而備受關(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，以及實時健康監(jiān)測的難題。這些問題阻礙了仿生皮膚在多種應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的普及和實際應(yīng)用。

【研究創(chuàng)新點】

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，實現(xiàn)面向佩戴者的舒適實時健康監(jiān)測。

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)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時傳輸與處理，為既可靠又舒適的健康監(jiān)測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。每個電極對于提供實時、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。文章中的實驗數(shù)據(jù)展示了該傳感器在檢測汗液參數(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試中，實驗結(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)備能夠長時間佩戴，而不會造成使用者的不適。生物相容性實驗則證明了該裝置的安全性，不會引起皮膚刺激或過敏反應(yīng)?？傊律つw汗液傳感器的開發(fā)標(biāo)志著穿戴式健康監(jiān)測設(shè)備領(lǐng)域的一個重要進(jìn)步，為醫(yī)學(xué)、體育科學(xué)和個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試和延展性測試

圖5：生物皮膚傳感器在人體運動過程中的持續(xù)性健康監(jiān)測

來源：高分子科學(xué)前沿
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