热适应生物界面电极使动态和可重复使用的心电图监测成为可能
Ao Wang1, Mengdan Zhang1, Yanhua Liu1
1Key Lab of Special Protective Textiles, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|December 31, 2025
概括
一个新的热适应生物界面电极确保了运动期间稳定的心电图 (ECG) 监测. 这种先进的电极提供强大的粘附性和有效的汗水管理,可靠,高保真度的生理信号采集.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可穿戴技术可穿戴技术
背景情况:
- 不稳定的皮肤电极接口阻碍了身体活动期间精确的心电图 (ECG) 监测.
- 现有的电极在动态运动和出汗过程中经常无法保持一致的接触和信号质量.
研究的目的:
- 开发一种新型的热适应生物界面 (TAB) 电极,用于运动期间稳定,高准确度的心电图监测.
- 通过创新的材料和结构设计,解决动态生理监测中电流电极的局限性.
主要方法:
- 使用生理温度驱动的分子微结构协同 (PTD-MMS) 策略开发TAB电极.
- 整合了相变聚合物,生物模拟梯形微通道和导电性Ag织物网络.
- 在各种运动条件下评估粘附性,复合稳定性,汗水管理能力和心电图信号质量.
主要成果:
- TAB电极表现出强大的,可逆的粘合力 (39.6 N m-1),具有出色的重新连接耐久性 (>90%的强度在25个循环后).
- 生物模拟微通道提供了有效的汗水管理 (58.6 g m−2 h−1 水蒸气传递,7.5 μL s−1 液体去除).
- 在站立,行走和足球训练期间,获得了高保真度心电图信号 (67.9 dB SNR),性能优于传统的凝电极.
结论:
- 开发的TAB电极有效地克服了动态运动期间不稳定的皮肤电极接口的挑战.
- PTD-MMS战略为可穿戴健康监测中的自适应生物电子接口提供了一个有前途的平台.
- 该技术使可靠的心电图监测成为可能,并通过心率变化分析显示了个性化健康监测的潜力.
