用于健康监测系统的电子皮肤研究进展综述-德赢Vwin官网网

随着生活水平的提高，人们越来越关注健康问题。实时监测人体的生物信号可以有效地诊断早期疾病，并为后续治疗提供强有力的数据支持。传统的健康监测系统通常需要大型精密仪器，并且只能针对住院患者的短期监测。商用可穿戴电子设备的出现正逐渐改变这种局面，推动健康监测系统向可用于家庭诊断和治疗的便携化和智能化方向发展。然而，商用的刚性可穿戴电子设备无法很好地适应生物界面，降低了诊断效率和准确性，离子渗透性和金属毒性也导致其生物相容性低，产生过敏反应和炎症。因此，受人类皮肤的启发，柔软、可拉伸并且高生物相容的电子皮肤随着柔性材料和加工技术的创新应运而生。

近日，上海交通大学材料科学与工程学院的陈玉洁副研究员、范群福助理研究员及博士研究生杨茜晨等人在Advanced Materials期刊上发表题为“Electronic skin for health monitoring systems: Properties, functions and applications”的综述文章。该文章总结了电子皮肤健康监测系统在所需特性、功能以及集成系统的应用方面的研究进展（图1），讨论了该领域目前面临的挑战和未来的发展方向。

人类皮肤有几个独特的特性，因此，电子皮肤作为一种模仿其功能和特性的柔性电子设备，也应该具有这些基本特性，如可拉伸性（图2）、自愈合性（图3）、生物相容性、生物可降解性和传感性能（图4、图5）。可拉伸性作为柔性设备最基本的特性，主要有两种策略去提高：本质可拉伸的软材料和刚性材料的几何结构设计；电子皮肤的自愈合性能可以确保其在受到轻微机械损伤后自行恢复机械性能及电学性能，一般通过动态高分子中的相互作用和可逆键来实现；生物相容性和可降解性在医学领域非常重要，使用水凝胶和天然材料是常见的有效策略；传感器是电子皮肤的关键部件，合适的电极材料和结构框架是提高电子皮肤传感性能的关键，多种参数被用于评估传感性能，如灵敏度，检测极限，响应和恢复时间，线性和动态耐久性等。

电子皮肤的实际工作环境更加复杂，这就要求其具有更多的特性，如自供电性能（图6）、实时监测性能（图7）、超薄和透气性（图8）、防水性和黏附性。电子皮肤可以利用摩擦电和压电效应将机械能转化为电能，实现自供电，摆脱传统刚性电源对便携性、柔性和可持续性的限制；实现实时监测，需要对传感器采集到的信号进行及时处理和可视化，主要有两种可视化方法：直观地显示颜色变化和通过无线通信技术在屏幕上显示；超薄可以提高电子皮肤佩戴的舒适度，而透气性一般通过使用多孔材料实现，结合防水涂层或粗糙表面，可以同时实现防水性；实现黏附性的方法主要有两种：一种是调节材料的组成，包括调整聚合物单体和交联剂的比例以及加入具有粘合性的辅助材料，另一种是调节电子皮肤的表面结构。

多种生理参数可以用来指示人体的健康状态，一般分为物理信号和化学信号。在诊断疾病时，应区分不同信号并避免其相互影响。电子皮肤健康监测系统对物理信号的监测主要包括运动信号（图9）、脉冲信号、温度信号（图10）和生物电信号（图11）。对人体物理信号的监测只能从一个角度反映人的健康状况，因此，综合评价还必须考虑生化信号，包括血液、汗液和唾液的监测（图12）。

集成电子皮肤可以通过持续监测个人健康状况并提供相应的警告和治疗来提供个性化的医疗保健。一般要求集成器件能够实现多传感器协同工作以及多数据对比分析，保证对佩戴者健康状况的全面监测。此外，还需要与外部信息处理系统连接，实现更完整、可靠的信息输出。文章作者介绍了应用于婴幼儿和老年人护理、伤口监测和动态给药的集成电子皮肤健康监测系统的最新进展（图13）。

尽管近年来对电子皮肤的研究已经取得了巨大的进展，但仍无法满足商业化的大规模应用，多功能、集成和耐用的电子皮肤健康监测系统仍然很少。

总之，电子皮肤健康监测系统在现代医学和个性化治疗领域具有巨大的应用前景。随着材料科学和制造技术的发展，电子皮肤健康监测系统将取得更大进展，并为各种疾病的治疗做出重要贡献。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202402542

审核编辑：刘清

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

传感器

传感器

+关注

关注
2550

文章
51034

浏览量
753036
电信号

电信号

+关注

关注
1

文章
817

浏览量
20562
可穿戴电子

可穿戴电子

+关注

关注
0

文章
67

浏览量
13410

原文标题：综述：用于健康监测系统的电子皮肤研究进展

文章出处：【微信号：Micro-Fluidics，微信公众号：微流控】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

吉林大学：研究具有3D力检测功能的自供电柔性电子皮肤触觉传感器

）的概念就是一个例子。这种兴趣源于它们在触摸传感技术、人工智能系统、个人健康监测和人机界面等领域的潜在应用。为了模拟人类皮肤的独特特性，柔性传感器必须附着在动态和不规则的表面上，同时能

发表于 11-18 18:44 •713次阅读

吉林大学：<b class='flag-5'>研究</b>具有3D力检测功能的自供电柔性<b class='flag-5'>电子</b><b class='flag-5'>皮肤</b>触觉传感器

表皮可穿戴光学传感器在汗液监测领域的研究进展综述

可穿戴光学传感器是一项前景广阔的技术，为监测人体汗液开辟了一条新途径。随着集成光学器件、光学材料和结构设计的进步，目前的光学皮肤界面主要采用四种分析方法将汗液中包含的化学信息转化为光学信号，包括

发表于 11-18 09:43 •299次阅读

表皮可穿戴光学传感器在汗液<b class='flag-5'>监测</b>领域的<b class='flag-5'>研究进展</b><b class='flag-5'>综述</b>

基于ArkTS实现的桥梁健康监测系统案例模拟器演示

发表于 11-08 14:28

AI大模型的最新研究进展

AI大模型的最新研究进展体现在多个方面，以下是对其最新进展的介绍：一、技术创新与突破生成式AI技术的爆发：生成式AI技术正在迅速发展，其强大的生成能力使得AI大模型在多个领域得到广泛应用

发表于 10-23 15:19 •404次阅读

导热纸（膜）的研究进展 | 晟鹏技术突破导热芳纶纸

问题。纸张及薄膜具有良好的柔韧性、优异的加工性和厚度可调整性，是良好的柔性导热材料。本文概述了近年来导热纸（膜）的研究进展，对不同基材的导热纸进行了归纳分类和介绍，重点

发表于 07-12 08:10 •651次阅读

导热纸（膜）的<b class='flag-5'>研究进展</b> | 晟鹏技术突破导热芳纶纸

了解振弦采集仪在建筑物安全监测中的应用与研究

了解振弦采集仪在建筑物安全监测中的应用与研究摘要：河北稳控科技振弦采集仪是一种常用的结构物安全监测设备，广泛应用于建筑物、桥梁、塔楼等工程结构的监

发表于 06-18 13:16 •242次阅读

用于皮肤组织再生和电子皮肤的仿生材料研究进展综述

在组织工程和再生医学领域，仿生材料已经成为解决伤口愈合和皮肤再生关键难题的一种前景广阔的潜在材料。

发表于 05-14 09:03 •788次阅读

用于可穿戴皮肤设备的高性能电极的材料特性和结构设计

可穿戴皮肤接触设备因其能够提供方便和安全的健康监测而得到广泛研究。控制其性能的一个关键方面是设备电极的性能。

发表于 04-29 09:10 •905次阅读

用于先进电生理记录的有源微纳协同生物电子器件研究进展综述

开发精确灵敏的电生理记录平台对心脏病学和神经科学领域的研究至关重要。近年来，有源微纳生物电子器件取得了重大进展，从而促进了电生理学的研究。

发表于 04-16 10:55 •699次阅读

综述：高性能锑化物中红外半导体激光器研究进展

据麦姆斯咨询报道，近期，由中国科学院半导体研究所和中国科学院大学组成的科研团队受邀在《激光技术》期刊上发表了以“高性能锑化物中红外半导体激光器研究进展”为主题的文章。该文章第一作者为曹钧天，通讯作者为杨成奥和牛智川研究员。

发表于 04-13 12:08 •1956次阅读

高灵敏度柔性电子皮肤的研究与应用进展综述

电子皮肤（E-skin）是一种机器人触觉系统，它附着在机器表面，通过传感单元检测压力，使机器人像人一样感知周围环境。

发表于 03-27 10:25 •897次阅读

先进封装中铜-铜低温键合技术研究进展

先进封装领域的 Cu-Cu 低温键合技术进行了综述，首先从工艺流程、连接机理、性能表征等方面较系统地总结了热压工艺、混合键合工艺实现 Cu-Cu 低温键合的研究进展与存在问题，进一步地阐述了新型纳米材料烧结工艺在实现低温连接、降

发表于 03-25 08:39 •735次阅读

柔性PZT复合薄膜压力传感器的研究进展综述

随着智能电子皮肤、健康检测、人机交互等领域的快速发展，柔性锆钛酸铅（PZT）复合薄膜压力传感器因其出色的柔性和压电性能而受到研究者的广泛关注。

发表于 03-17 17:48 •1737次阅读

接近传感电子皮肤研究进展综述

皮肤是人类最大的感觉器官，具有保护和感觉等多种功能，是人体最重要的天然防御器官，具有惊人的伸展性、自愈能力、卓越的机械韧性和敏感的触觉等特殊属性。

发表于 02-25 14:56 •765次阅读

电动汽车功率电子封装用耐高温环氧塑封料的研究进展

摘要：本文综述了近年来国内外关于耐高温环氧塑封料（EMC）的基础研究与应用进展，从先进功率电子器件发展对塑封材料的性能需求、传统EMC的高温降解机理、EMC结构与耐热稳定性的关系以及

发表于 01-04 08:09 •3507次阅读