在这里,我们设计了一种可穿戴的生物启发压电压力传感器(即来自结构稳定的鱼明胶纳米纤维(GNF)的生物电子皮肤,使用大面积兼容的电纺丝技术。由于优异的机械敏感性(~0.8 V kPa-1),生物电子皮肤可以模拟时空人类感知和监测非侵入性理性策略中的实时人体生理信号。更多重要的是,纳米尺度的铁电和压电(d33~-20 pm / V)在GNF中,通过压电响应力实现显微镜允许生物电子皮肤自我动力,具有出色的操作稳定性(超过108,000次循环)和抗疲劳(超过6个月)的特性,解决了外部电源压力的复杂性传感应用。
智能自供电电子皮肤(电子皮肤)具有独特的检测和区分静态人体生理信号和动态触觉刺激的特点,开发具有足够的柔韧性、重量轻、易于大面积加工,成本低廉和环境安全的压电材料极具吸引力。压电纤维素、胶原蛋白和几丁质纳米纤维作为具有能量收集性能的天然生物材料得到广泛的研究。作为工程设计压电压力传感器(PEPS)的有效材料,可用于长期安全的人体生理信号(HPS)检测,并且不会引起任何皮肤感染。其中,鱼明胶是通过胶原蛋白的部分变性得到的最丰富的天然压电材料。因此,明胶可以构建低成本电子设备且保留其自身的功能,如生物降解性,生物相容性,无毒,无致癌性。
近日,研究者基于生物启发设计了一种可穿戴的压电压力传感器,即来自结构稳定的鱼明胶纳米纤维(GNF)通过电纺丝技术构建了生物电子皮肤。由于优异的机械敏感性(~0.8 V kPa-1),生物电子皮肤可以模拟人类感知和实时监测人体生理信号。此外,压电动态触觉刺激下高度耐用(超过108,000次循环)表明了生物电子皮肤在生物医学植入式和便携式领域以及个人电子设备的应用潜力。
图1.压电静电纺明胶纳米纤维(GNFs)
图2.生物电子皮肤传感器的压力传感性能。
图3.生物e皮肤作为可穿戴传感器在人体生理信号监测中的应用。
我们开发了一种高效且具有成本效益的生物电子皮肤使用生物兼容的电纺鱼明胶纳米纤维(GNFs)规模大。 GNF的优越压电效应导致了广泛的影响动态压力传感能力范围,例如,从低到低中压系统,输出稳定性令人难以置信。生物蛋白传感器提供精确测量微妙的独特功能人体皮肤表面的静压,不等于动脉血压脉搏波与喉咙上的振动有关在日常活动中使用时没有任何侵入性的发声。更多基本上,能量中的材料特性的功能这里介绍了开发的生物电子皮肤的收获性能结合实验和理论方法。集体结果表明,生物电子皮肤传感器最终可以找到广泛的自主表皮电子学的应用范围,植入式医疗器械,外科手术,电子医疗监测,体外和体外体内诊断除了在其领域的广泛应用外自供电个人便携式电子设备。