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【学术动态】尤晖教授团队在柔性电子研究中取得新进展
2022-03-31 15:27  

近日,我院院长尤晖教授研究团队在柔性电子方面,首次提出通过在皮肤上对电极-皮肤界面进行能量调控实现长效粘附的无衬底纹身电极。该项成果,为实现与皮肤完全共形贴合、抗运动伪迹、透气、舒适、长效的心电电极探索出一条切实可行的道路,对于治疗心脑血管病患群体具有重要意义。研究成果以“Substrate-free, Ultra-conformable PEDOT: PSS E-tattoo Achieved by Energy Regulation on Skin”为题,在线发表于电化学及生物物理领域顶级期刊《BIOSENSORS & BIOELECTRONICS》。我院为第一单位及通讯单位,陈远汾助理教授为第一作者,尤晖教授为通讯作者。

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尤晖教授(左二)研究团队

《中国心血管报告2020》指出,我国心血管疾病发病率持续增高,现患人数约3.30亿,心血管病死亡占城乡居民总死亡原因的首位。实现心血管病早期筛查与及时准确诊断,已成为我国社会和国民经济发展的重大战略课题。由于心血管病发作具有间歇性、突发性、短暂性、危害大的特点,对其及时、准确的诊断需要对心电图进行长时间的动态监测分析。穿戴式的心电监护仪在实现长时间心电监测的同时,能最大程度地降低仪器佩戴对日常生活和工作的影响。作为信号感知层的关键部分,与人体皮肤直接接触的长效监测心电电极应该满足两个要求,即电极-皮肤体系的阻抗要尽量小并且稳定,电极要长效粘附且对皮肤友好。现有的Ag/AgCl导电胶电极无法满足这些要求。科学工作者一直在探索能满足长效监测要求的心电电极。

针对上述问题,尤晖团队深入研究了PEDOT:PSS的可控凝胶/干电极相互转化的新特性,提出在皮肤上对电极进行凝胶和干电极转化,进而调节电极的弯曲能量、与皮肤共形贴合的面积、以及与皮肤的界面粘附能量的方法,实现了能与皮肤完全共形贴合、抗运动伪迹的长效粘附无衬底纹身电极。所报道的电子纹身电极-皮肤界面阻抗和心电测量性能与商用Ag/AgCl凝胶电极相当,并且能通过凝胶和干电极转化把人体的汗液转移到空气中,保持皮肤的干燥,避免皮肤红肿。该研究还提出了一种新的超薄无衬底纹身的转移方法,快速将超薄、无衬底的电子纹身转移到皮肤上。本项研究在心电监护关键的心电电极上取得突破,为实现与皮肤完全共形贴合、抗运动伪迹、透气、舒适、长效的心电电极探索出一条切实可行的道路,对于帮助社会上庞大的心脑血管病患群体具有重要意义。同时,该研究提出的无衬底纹身电极可用于其他生物电信号的监测,在脑机接口、康复医学、睡眠监测等研究领域也具有重要的应用价值。

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