首页 > 要闻 > > 正文
2020-04-24 16:15:39

由汗水提供能量的电子皮肤可以监测健康状况

我们体验周围世界的方式之一是通过我们的皮肤。 从感知温度和压力到快乐或痛苦,我们皮肤中的许多神经末梢告诉我们很多。

我们的皮肤也能告诉外界很多关于我们的事情。 妈妈把手按在我们的额头上,看看我们是否发烧了。 在一次亲密的谈话中,约会对象可能会看到我们脸颊上的脸红。 健身房的人可能会从你身上的汗珠推断出你正在进行一次很好的锻炼。

但是Caltech的魏高,安德鲁和佩吉·切尔格医学工程系的助理教授,想从你的皮肤中了解更多关于你的知识,为此,他开发了一种电子皮肤,或电子皮肤,直接应用在你的真实皮肤之上。 电子皮肤,由柔软,灵活的橡胶制成,可以嵌入传感器,监测信息,如心率,体温,血糖水平和代谢副产品,这些都是健康的指标,甚至控制我们肌肉的神经信号。 它这样做不需要电池,因为它只运行在生物燃料电池供电的身体自己的废物产品之一。

高表示:“这类可穿戴设备面临的主要挑战之一是动力方面。 “很多人都在使用电池,但这不是很持久。 有些人曾尝试使用太阳能电池或获取人体运动的能量,但我们想知道,“我们能从汗水中获得足够的能量来为可穿戴设备供电吗?” 答案是肯定的。

高解释说,人体汗液中含有很高水平的化学乳酸,这种化合物是正常代谢过程的副产品,特别是在运动过程中由肌肉产生的。 内置在电子皮肤中的燃料电池吸收乳酸并将其与大气中的氧气结合,生成水和丙酮酸,这是新陈代谢的另一个副产品。 当它们运行时,生物燃料电池产生足够的电力来为传感器和蓝牙设备供电,类似于将你的手机连接到你的汽车立体声,使电子皮肤能够无线传输传感器的读数。

高说:“虽然近场通信是许多无电池电子皮肤系统的一种常见方法,但它只能用于非常短距离的功率传输和数据读出。” 蓝牙通信消耗更高的功率,但对于实际的医疗和机器人应用来说,它是一种更有吸引力的扩展连接方法。

高说,设计一个可以用汗水运行的电源并不是创造电子皮肤的唯一挑战;它还需要在高功率强度和最小退化的情况下持续很长时间。 生物燃料电池是由碳纳米管浸渍铂/钴催化剂和复合网格持有酶分解乳酸。 它们可以在人类出汗的多天内产生连续的、稳定的功率输出(高达每平方厘米几毫瓦)。

高表示,该计划是开发各种传感器,可以嵌入电子皮肤,以便它可以用于多个用途。

“我们希望这个系统成为一个平台,”他说。 除了可穿戴的生物传感器,它还可以是人机界面。 利用该平台收集的生命体征和分子信息可用于下一代假肢的设计和优化。

这篇文章描述了电子皮肤,题为“生物燃料驱动的用于复用和无线传感的软电子皮肤”,发表在4月22日的科学机器人杂志上。

相关推荐