上海交大专家推荐：电子皮肤健康管理神器

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近日，上海交通大学材料科学与工程学院的陈玉洁副研究员、范群福助理研究员及博士研究生杨茜晨等人在《Advanced Materials》上发表综述文章，详细介绍了用于健康监测系统的电子皮肤研究进展。这些电子皮肤具备可拉伸性、自愈合性、生物相容性等多种特性，能够实时监测人体生理信号，为个人健康管理提供了新的解决方案。

电子皮肤是一种模仿人类皮肤功能的高科技传感器系统，能够感知外界的各种刺激，如压力、温度、湿度等，并将这些刺激转化为电学信号进行反馈。电子皮肤具有轻薄、柔软、灵活等特点，可以广泛应用于智慧医疗、人机交互、虚拟现实和人工智能等领域。

电子皮肤的关键技术突破主要体现在以下几个方面：

1. 可拉伸性：通过本质可拉伸的软材料和刚性材料的几何结构设计，电子皮肤能够适应人体的运动和弯曲，提供舒适的佩戴体验。

2. 自愈合性能：动态高分子中的相互作用和可逆键使得电子皮肤在受到轻微机械损伤后能够自行恢复机械性能及电学性能。

3. 生物相容性：使用水凝胶和天然材料可以有效提高电子皮肤的生物相容性，减少过敏反应和炎症。

4. 传感技术：合适的电极材料和结构框架是提高电子皮肤传感性能的关键，多种参数被用于评估传感性能，如灵敏度、检测极限、响应和恢复时间等。

电子皮肤在医疗领域的应用前景广阔，其独特的特性使其成为健康监测和人机交互的重要工具。以下是电子皮肤的主要潜在应用：

健康监测

• 实时生理信号监测：电子皮肤可贴附于人体，持续监测心率、血压、血糖等关键生理参数。
• 运动与康复辅助：通过追踪肌肉活动和关节运动，帮助优化训练并促进康复进程。

慢性病管理

• 糖尿病管理：非侵入性监测血糖水平，减少传统采血方式的不便。
• 心血管疾病监控：长期跟踪血压和心脏活动，及时发现异常情况。

伤口护理与治疗

• 智能绷带：集成传感器监测愈合进度，并根据需要释放药物。
• 烧伤患者应用：提供温度和湿度控制，同时避免感染风险。

神经接口与假肢控制

• 触觉反馈：为截肢者恢复触觉，提升假肢使用体验。
• 脑机接口：用于瘫痪患者，实现意念控制设备或肢体。

婴儿与老年人照护

• 生命体征监护：无线监测呼吸、心跳等指标，确保安全。
• 跌倒预防与检测：通过步态分析预测跌倒风险，并即时报警。

药物递送系统

• 精准给药：结合微针技术，按需输送药物，提高治疗效率。

其他创新应用

• 皮肤移植替代品：未来可能作为人造皮肤，修复受损组织。
• 医疗机器人触觉增强：赋予手术机器人更精细的操作能力。

美国得克萨斯大学奥斯汀校区研发的新型弹性电子皮肤解决了现有技术的瓶颈，实现了在拉伸状态下的高精度传感。这种电子皮肤在医疗护理领域具有广阔的应用前景，特别是在机器人辅助护理和灾难救援场景中。

鲁南姝教授表示：“人类皮肤必须伸展和弯曲，以适应我们的动作。与人类皮肤类似，电子皮肤也要做到这些。我们的电子皮肤不管拉伸多少，压力响应都不会改变，这是一项重大成果。”

这种新型弹性电子皮肤不仅能够准确捕捉人类脉搏和脉搏波，还能稳稳抓住玻璃杯而不让其掉落，甚至可以压在脆脆的塔可饼皮上而不将其压碎。这些特性使其在医疗护理领域具有广阔的应用前景，特别是在机器人辅助护理和灾难救援场景中。

随着材料科学和制造技术的发展，电子皮肤健康监测系统将取得更大进展，并为各种疾病的治疗做出重要贡献。尽管目前仍面临一些技术和市场壁垒，但电子皮肤技术的快速发展和广阔前景已经显现，其在提升医疗保健水平方面的巨大潜力不容忽视。