一种简单的设计策略，直接在棉纺织手套上3D打印生物电子传感器

面对临床试验和临床护理中各种各样的复杂问题，个性化的医疗解决方案非常重要。目前，常用的方法集中于电子皮肤，但其基于多种材料、功能组件和层集结构，制备工艺复杂，尤其对高端洁净室微细加工技术要求较高，受到一定限制。因此，开发成本低廉、一次性、家用的个性化健康可穿戴设备，将有望改变现有医疗市场。

据麦姆斯咨询报道，近日，英国谢菲尔德大学（The University of Sheffield）一支研究团队从传统指甲花纹身艺术中汲取灵感，提出一种简单的设计策略，直接在棉纺织手套上3D打印生物电子传感器，构建出可用于监测手部功能的集成式多模态传感系统。该系统具备良好的功能性和稳定性，可用于手部功能的家庭监测，同时在一系列神经和肌肉骨骼疾病监测中也具有潜在应用。相关研究成果已发表于Flexible and Printed Electronics期刊。

该传感器由低成本的石墨片和硅胶组成的导电复合材料制成，通过调整石墨负载和传感器结构，可制备出功能性肌电信号（EMG）、应变和压力传感器。之后将这些传感器直接打印在可拉伸的棉纺织手套上，使其以最适合佩戴者手的方式排列，用作监测手部功能的集成式多模态系统。

基于3D打印传感器的多模态手部监测系统的制备过程

该多模态手部监测系统所集成的传感器材料与性能各异，其中，压阻式应变传感器由45 wt%的导电复合材料制成，在手套上的打印位置大致对应于拇长伸肌腱的位置，能够精准检测拇指的腕掌关节角度（拇指弯曲/伸展）。电阻式压力传感器将物体形变的法向力转换为电阻变化，可检测超过30N的力，且可以响应慢速和快速挤压。EMG电极需要具备低阻抗，因此选用了50 wt%的导电复合材料，从而确保当EMG电极集成在手套进行各种手势时，可与皮肤良好接触。

应变、压力和EMG传感器的表征

研究人员进一步验证了该集成式多模态智能手套的性能，展示了其同时记录拇短展肌（APB）肌肉的捏力、拇指运动和EMG信号的读数，经验证，这些信号在多个穿脱周期内都表现出良好的稳定性。

用于手部功能监测的集成式多模态智能手套

该集成式多模态智能手套的优点是设计制造非常简单，且成本较低，可以作为跟踪疾病进展或损伤的家用个性化健康监测设备。该制备技术还可以轻松应用于其它电子纺织品，例如袜子、头带或者臂章等，加上其可定制的潜力，有望不断改善用户体验并实现更全面的家庭健康监测。

论文链接：
https://doi.org/10.1088/2058-8585/ac7dd1

审核编辑 ：李倩