新型传感器:用铅笔在纸上画几何草图,制成便宜的电极

可以将纸上的铅笔素描配置为传感器,以检测各种生理信号,包括心率,皮肤温度和汗液中的化合物。

  美国密苏里大学的郑及其同事开发了一种用铅笔素描纸制成的电极,该电极可以在纸上吸收人体的电信号。研究人员认为,与其他皮肤电极相比,这可能是一种更便宜的替代方法,后者生产成本更高,并且需要诸如铜或硅之类的材料。

  该小组通过在普通的办公室复印纸上绘制网格状的几何草图来创建电极。然后,他们用胶水喷雾纸,以帮助它们粘在人体皮肤上。他们使用一种导电电缆将铅笔和纸质电极连接到外部数据记录硬件。

  铅笔状的石墨线具有导电性,可以传递人体皮肤表面下层器官中存在的电信号。例如,心电图根据贴在皮肤上的许多电极来记录心脏的电活动。

  研究人员成功地使用电极记录了ECG信号,心率和呼吸率。他们说,从他们的电极记录的信号在质量上可以与传统方法相比。

  电极还可以检测皮肤温度。“当笔形电极的温度升高时,电阻会降低,” Yan说。

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  网格状的几何图案非常适合制作在皮肤上拉伸的电极

  Yan说,电极采用蛇形设计绘制,因此即使受到拉伸或弯曲,它们也能保持其电性能。他说:“在这种情况下,电阻取决于这些导电迹线的长度和横截面积。”

  当用某些化学药品处理时,电极还可用于检测汗液中的化合物,例如尿酸,葡萄糖和pH值。

  另一种设计也能够从空气中的湿气中收集电能,将高达480毫伏的电压维持两个多小时。

  Yan说,下一步,该团队计划开发具有无线功能的铅笔纸电极。

  文章参考:美国国家科学院院刊

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