低成本防水传感器可能创造新的健康监测可能性

由宾夕法尼亚州立大学领导的一个研究小组从字面上用铅笔在纸上创建了一个易于使用、价格合理、防水且可穿戴的传感器来监测多种生命信号。该团队在Chemical Engineering Journal上发表了纸上铅笔传感器的详细信息 。

该团队此前设计了一种纸上铅笔传感器，可用于“智能尿布”以检测湿度。然而，该传感器不是疏水性的，因此虽然它可用于检测水分，但它不能用于准确监测水分可能会干扰传感和结果的其他健康变量。

“在这种情况下，我们正在寻求测量气体分子、温度和电生理信号，”共同通讯作者、宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学副教授 Huanyu “Larry” Cheng 说。“如果我们受到水分或快速湿度的干扰，信号和机械稳健性就会受到影响。这就是为什么我们设计了一种超疏水涂层，使传感器几乎防水。”

研究人员使用了二氧化硅疏水涂层，这种涂层曾用于其他传感器，但从未用于纸上铅笔传感器。这些传感器还被设计成可拉伸的，可以戴在皮肤上。

“有了这个传感器，你就不需要笨重的设备了，”共同通讯作者李阳说，他曾是宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学系的访问学者，现就职于河北大学健康科学与生物医学工程学院。技术，天津，中国。“我们使用低成本制造方法使它们易于使用。传感器由从铅笔上剥落下来的石墨材料制成。所以，铅笔材料实际上是传感材料，因为它是一种导电材料。”

除了捕获温度和气体分子外，传感器还可以捕获电生理活动以监测肌肉运动、心血管活动和大脑信号。研究人员表示，该设备不仅具有传感的潜力，还具有刺激的潜力——例如，传感器可以通过向皮肤发送电流来进行热疗。

Cheng 说，传感器的可负担性、可及性和多功能性——就其可以测量的生命体征的范围而言——可能使其对公共卫生应用有用，而不仅仅是个人健康目的。

“总的来说，我们对人口健康很感兴趣，”程说。“因此，凭借这种低成本的制造工艺和传感器的可访问性，我们希望我们能够将其提供给真正大量的人群，然后收集有关个体之间差异的信息，以便能够根据患者群体建立基线不同的地理位置或不同的人群。”

该论文的其他作者是宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学系的博士生 Ankan Dutta;和 Ye Xue、Zihan Wang、Xue Chen、Peng Gao、Runze Li、Jiayi Yan、Guangyu Niu、Ya Wang、Shuajie Du 和 Li Yang，他们都来自中国延津的河北工业大学。

程亦隶属于材料研究所;能源与环境研究所;计算和数据科学研究所;工程、能源和环境研究所;和可持续发展研究所，都在宾夕法尼亚州立大学。

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