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浅谈那些与传感器监测技术相关的医用电子皮肤

皮肤作为人体最大的器官,其重要性不言而喻,对烧伤病人和肢体残疾人士来说,皮肤的不可修复性损坏给他们带来了身心伤害。而新型可穿戴柔性仿生触觉传感器,也就是电子皮肤,能够帮助他们重获皮肤功能。

 

斯坦福大学制造的合成电子皮肤,资料图


前不久,美国斯坦福大学的研究小组宣布他们成功制造出一种含有电子机械刺激感受器的合成电子皮肤“数字触觉”,测试证明该皮肤能够使佩戴者产生触感。

据悉,该皮肤由充当压力传感器的软质塑料和有机集成电路两层材料组成,模拟的是人体皮肤的机械刺激感受。研究人员在软质塑料中嵌入一排由导电的碳纳米管填充的橡胶角锥状物,它们在感受到压力时会收缩使碳纳米管靠拢,产生电信号。随后,集成电路将电信号转换成电脉冲,完成模拟真实皮肤对压力产生反应的全过程。

 

韩国蔚山研究人员开发的电子皮肤样图,资料图


韩国蔚山国家科学技术研究所则开发出一种灵敏度更高的电子皮肤,虽然在原理和结构上与“数字触觉”没有太大的差异,但它能够检测出更微弱的压力和热量,连一滴水或是一根头发产生的压力也能准确传达。而用于正常人体皮肤时,这款电子皮肤能够通过探测皮肤温度的变化,监控脉冲压力,继而判断血管膨胀或收缩的状态。因此,它也被用于制作智能血压腕带。

目前的电子皮肤技术能够帮助佩戴者操作物体、感受温度、承受压力,而在不久的将来,电子皮肤还可能完成自愈这一神奇的功能。据报道,来自以色列的研究人员发明了一种可以在一天之内修复自身损伤的传感器,大大提升了电子皮肤的耐用性,完善了相关产品当前过于脆弱的缺陷。这种传感器的核心在于一种含有高导电性电极和金纳米粒子的新型合成聚合物,每当受到损害时,这种聚合物便会自动膨胀来填补空隙,防止内部电极受到损害,工作原理与汽车的安全气囊相似。研究人员表示,只要内部电极在保护下未受损,这种技术就能够保证电子皮肤在表面损坏的情况下继续维持工作状态。

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