淺析基于電子皮膚的先進可穿戴健康管理技術

背景介紹

人類的皮膚是與外界環(huán)境隔離的天然屏障，它具有感知各種感覺、溫度變化和觸摸壓力的能力。皮膚包含多種特殊化的感受受體，能夠高精度、高效、安全地感知周圍環(huán)境。這些受體通過柔性系統(tǒng)將物理接觸信息轉換為電信號，并傳遞到神經(jīng)系統(tǒng)進行進一步解釋。電子皮膚（E-皮膚）是一種非常薄的電子材料，通過將電子元件與柔性基底結合制造而成，旨在模仿人類皮膚的功能。E-皮膚是一項前沿技術，主要用于醫(yī)療領域，例如監(jiān)測和感知生物體內(nèi)部的生命跡象，并進行前所未有的監(jiān)測。該技術的發(fā)展涉及不同的E-皮膚技術和材料特性，并具有巨大的潛力用于健康保健。

本文亮點

本文是一篇綜述性文章，介紹了近年來醫(yī)療行業(yè)出現(xiàn)了一些先進而有效的工具，其中物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設備（IoMT）和人工智能（AI）?？茖W家將AI和IoMT整合形成AiIoMT，可以有效地控制疾病，并在追蹤、診斷、預測和防止傳染性疾病方面發(fā)揮作用。AI和IoMT對醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)生了巨大的變革，特別是在新興疾病的診斷、預后和治療方面具有巨大潛力。另外，可穿戴生物電子學作為個性化設備的發(fā)展方向，具有低成本、易于集成、透氣性好、彈性好和輕便等優(yōu)勢。可穿戴技術可以測量體溫、血壓和其他重要指標，并通過收集的數(shù)據(jù)結合分析算法，創(chuàng)建個性化的醫(yī)療策略。

電子皮膚技術作為一種模擬人類皮膚特性并具備額外功能的裝置，在機器人技術、假肢和可穿戴設備等領域具有廣泛應用前景。電子皮膚可以持續(xù)實時監(jiān)測個體生理信號，如組織張力、身體運動、體溫等，還可以用于實時、無創(chuàng)、動態(tài)治療。

此外，還有其他創(chuàng)新技術如微流體設備和電子紋身，它們也在醫(yī)療監(jiān)測和電生理跟蹤方面發(fā)揮著重要作用。這些先進技術的發(fā)展為個性化健康設備的設計和制造提供了新的可能性，推動了下一代可穿戴電子產(chǎn)品的發(fā)展。

圖文解析



▲圖1. 電子皮膚的圖示以及用于其開發(fā)的材料的特性。用于制造電子皮膚的材料必須具備一系列特定的屬性，以實現(xiàn)所需的應用。



▲圖2. A )微汗（MicroSweat）是由Shajari等人制造的微流體裝置。該貼片可安裝在不同的身體部位，利用汗液化學動力學來監(jiān)測健康參數(shù)。B)圖示展示了從載體基板上將紋身剝離到放置在皮膚表面，隨后經(jīng)過清洗、干燥、貼附在皮膚上，最后再將其取下的完整過程。

C)Kumaresan等人提出了多功能堆疊層電子皮膚的集成方案，其中溫度傳感器基于導電聚合物的4x4矩陣，壓力傳感器基于彈性體的8x8矩陣。D)將ECG電子設備與制造的電子皮膚進行集成。

▲圖3. 這幅插圖描述了人類和電子皮膚技術之間的差距。雖然在這樣的技術進展后，仍然存在很多關于如何制造能夠與人類神經(jīng)器官（大腦和脊髓）建立連接的電子皮膚的研究

審核編輯：劉清