柔性电子皮肤在医疗领域的重要作用

在人体内部组织检测信号的方式检查和治疗疾病具有重要的意义,但其过程通常需要在医院完成。人体表皮检测信号的方式具有更多的灵活性,甚至允许病人在医院以外的地方监测生理信息,正逐步改变着人们治疗疾病的方式特别是健康监测的方式。从人体皮肤连续采集信号的检测过程要求人体皮肤尽可能处于不被刺激的状态、不被约束的自然情况,减少因人紧张和压力而带来的测量误差。可延展柔性无机电子具有柔软易变形的特点,与人体皮肤模量相当,可实现与人体皮肤无感贴合,因此也被称之为电子皮肤 (Epidermal electronics)。下图图展示了贴合到皮肤后的超薄、超柔皮肤电子,

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其可承受拉伸和压缩等变形。多功能的电子皮肤可实现对皮肤表面处的电位、温度、应变等信息进行实时采集并无线传感,实现动态监测。电子皮肤若要满足动态实时监测的要求,必须全面考虑与人体皮肤的兼容性问题,因此,电子皮肤应该在力学、物理、化学等各方面满足与皮肤类似或可兼容的设计要求。力学上需要在拉伸刚度、弯曲刚度、伸长率等指标上小于或等于皮肤的相应性质,避免与人体皮肤集成时由于不协调带来额外约束的不舒适感。物理上需要满足防水透气性,防水是指防止液体进入器件功能层,造成短路失效;透气是指使皮肤汗腺分泌的汗液可以正常排出,避免皮肤过敏或浸渍等不良反应。化学上需要各材料,尤其是紧贴皮肤的部分满足低致敏性。


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