美研发可长期监控心电图的穿戴式传感器

银纳米线传感器和患者皮肤紧密接触。(图片来自:Yong Zhu)
来自北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发了一种采用银纳米线的全新可穿戴式传感器,这种传感器可用于监控电生理信号,例如心电图(EKG)和肌电图(EMG)。这种传感器不仅其准确性和医院采用的湿电极传感器相当,而且当用于监控移动的患者时,其准确性甚至优于现有的传感器。
长期监控电生理信号不仅可以追踪患者的健康状态,有助于医学研究,而且还可以用于开发响应患者肌肉信号的新动力假肢。当前医院采用湿电极传感器纪录电生理信号,这种湿电极传感器依赖于介于传感器和患者皮肤之间的电解凝胶来提高传感器获得身体电信号的能力。然而,这种技术并不适合于长期监控,这是由于这种凝胶干了以后会刺激患者的皮肤,从而使得传感器准确性降低。
这种新式传感器不仅信号质量和湿电极传感器相当,而且由于它采用干电极,不使用凝胶层,因此并不会有湿电极传感器的问题。
“在过去的这些年里,人们开发了其他干电极传感器,而且也有将湿电极传感器取而代之的趋势。但是和大多数干电极传感器比起来,我们的传感器信号质量更好、而且更准确。” 北卡罗莱纳州机械和航空航天工程副教授Zhu博士如是说,“不仅如此,由于纳米线镶嵌在聚合物中,我们开发的电极是非常坚固的。”
Zhu博士早期的研究主要集中于在可伸缩的聚合物上形成一层银纳米线,从而制备高导电性和弹性的导体。相较于现有的技术,这种新型传感器在追踪移动的患者的电生理信号方面准确度更高。“这种银纳米线传感器和患者的皮肤能形成紧密的接触层,由于纳米线本身的灵活性,使得当患者移动时传感器也能与皮肤保持良好的接触。与此同时,纳米线高的导电性也非常有利于获得高质量的信号。”Zhu博士介绍道。
这种新型传感器同时也能和标准的检测心电图(EKG)和肌电图(EMG)的设备媲美。“我认为这些传感器已经可以用于实践,”Zhu说道,“和湿电极传感器相比,在原材料的获取成本上这种新型材料已经非常具有竞争力,我们也在继续开发新的制备工艺来降低成本。”
新材料在线编译整理
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