浅析基于电子皮肤的先进可穿戴健康管理技术

背景介绍

人类的皮肤是与外界环境隔离的天然屏障，它具有感知各种感觉、温度变化和触摸压力的能力。皮肤包含多种特殊化的感受受体，能够高精度、高效、安全地感知周围环境。这些受体通过柔性系统将物理接触信息转换为电信号，并传递到神经系统进行进一步解释。电子皮肤（E-皮肤）是一种非常薄的电子材料，通过将电子元件与柔性基底结合制造而成，旨在模仿人类皮肤的功能。E-皮肤是一项前沿技术，主要用于医疗领域，例如监测和感知生物体内部的生命迹象，并进行前所未有的监测。该技术的发展涉及不同的E-皮肤技术和材料特性，并具有巨大的潜力用于健康保健。

本文亮点

本文是一篇综述性文章，介绍了近年来医疗行业出现了一些先进而有效的工具，其中物联网医疗设备（IoMT）和人工智能（AI）。科学家将AI和IoMT整合形成AiIoMT，可以有效地控制疾病，并在追踪、诊断、预测和防止传染性疾病方面发挥作用。AI和IoMT对医疗行业产生了巨大的变革，特别是在新兴疾病的诊断、预后和治疗方面具有巨大潜力。另外，可穿戴生物电子学作为个性化设备的发展方向，具有低成本、易于集成、透气性好、弹性好和轻便等优势。可穿戴技术可以测量体温、血压和其他重要指标，并通过收集的数据结合分析算法，创建个性化的医疗策略。

电子皮肤技术作为一种模拟人类皮肤特性并具备额外功能的装置，在机器人技术、假肢和可穿戴设备等领域具有广泛应用前景。电子皮肤可以持续实时监测个体生理信号，如组织张力、身体运动、体温等，还可以用于实时、无创、动态治疗。

此外，还有其他创新技术如微流体设备和电子纹身，它们也在医疗监测和电生理跟踪方面发挥着重要作用。这些先进技术的发展为个性化健康设备的设计和制造提供了新的可能性，推动了下一代可穿戴电子产品的发展。

图文解析



▲图1. 电子皮肤的图示以及用于其开发的材料的特性。用于制造电子皮肤的材料必须具备一系列特定的属性，以实现所需的应用。



▲图2. A )微汗（MicroSweat）是由Shajari等人制造的微流体装置。该贴片可安装在不同的身体部位，利用汗液化学动力学来监测健康参数。B)图示展示了从载体基板上将纹身剥离到放置在皮肤表面，随后经过清洗、干燥、贴附在皮肤上，最后再将其取下的完整过程。

C)Kumaresan等人提出了多功能堆叠层电子皮肤的集成方案，其中温度传感器基于导电聚合物的4x4矩阵，压力传感器基于弹性体的8x8矩阵。D)将ECG电子设备与制造的电子皮肤进行集成。

▲图3. 这幅插图描述了人类和电子皮肤技术之间的差距。虽然在这样的技术进展后，仍然存在很多关于如何制造能够与人类神经器官（大脑和脊髓）建立连接的电子皮肤的研究

审核编辑：刘清