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、安全地感知周圍環境。這些受體通過柔性系統將物理接觸信息轉換為電信號，并傳遞到神經系統進行進一步解釋。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，主要用于醫療領域，例如監測和感知生物體內部的生命跡象，并進行前所未有的監測。該技術的發展涉及不同的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，介紹了近年來醫療行業出現了一些先進而有效的工具，其中物聯網醫療設備（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揮作用。AI和IoMT對醫療行業產生了巨大的變革，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展方向，具有低成本、易于集成、透氣性好、彈性好和輕便等優勢?？纱┐骷夹g可以測量體溫、血壓和其他重要指標，并通過收集的數據結合分析算法，創建個性化的醫療策略。

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。電子皮膚可以持續實時監測個體生理信號，如組織張力、身體運動、體溫等，還可以用于實時、無創、動態治療。

此外，還有其他創新技術如微流體設備和電子紋身，它們也在醫療監測和電生理跟蹤方面發揮著重要作用。這些先進技術的發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品的發展。

圖文解析



▲圖1. 電子皮膚的圖示以及用于其開發的材料的特性。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測健康參數。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