本质上可拉伸,自我愈合和大规模的表皮生物电极阵列用于电生理学和手势识别
Yifan Liu1,2,3, Baobao Xu1,2,3, Zhixin Xie1,2,3
1School of Biomedical Engineering, Shenzhen University Medical School, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China.
ACS applied materials & interfaces
|December 14, 2023
概括
研究人员开发了一种自我愈合的弹性复合材料,用于高保真电生理学 (EP) 信号监测. 这种先进的材料为运动学和人机交互中的应用提供了卓越的导电性和伸展性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 电生理学 (EP) 信号对于运动学,康复和人机交互至关重要.
- 传统的金属生物电极缺乏必要的导电性,伸展性和符合性,以获得高保真度的EP信号捕获.
- 现有的可拉伸电极通常由于低裂变应变和高模量而存在局限性.
研究的目的:
- 为先进的生物电极应用开发一种新型的自我修复弹性复合材料.
- 在生物电子材料中实现高导电性,伸展性和稳定性.
- 为了能够准确和稳定地监测电生理信号,并开发可打印的生物电极阵列.
主要方法:
- 使用银纳米线 (AgNW),石墨纳米板和以烯为基础的块共聚合物制造一种自我愈合的弹性复合材料.
- 复合材料的电导率,伸展性和应变下的电阻稳定性的表征.
- 复合材料用于心电图和表面肌电图 (sEMG) 信号监测的应用.
- 开发一个全解决方案,可打印的大规模sEMG生物电极阵列.
主要成果:
- 该复合材料实现了高拉伸性 (ε = 500%) 和高导电性 (σ = ∼1923 S·cm−1).
- 在24小时的拉伸过程中表现出较低的阻力变化 (ΔR/R0 = 0.14 在 ε = 40%) 和出色的稳定性.
- 能够准确稳定地监测心电图和sEMG信号.
- 一个可打印的sEMG生物电极阵列显示了高的符合性,并促进了高准确度的手势识别.
结论:
- 自愈弹性复合材料为下一代生物电极提供了一个有前途的材料.
- 开发的材料克服了传统电极的局限性,允许在医疗保健和人机接口中进行先进的应用.
- 可打印电极阵列技术为可扩展,高性能可穿戴电子产品铺平了道路.
