背景介紹

人類的皮膚是與外界環(huán)境隔離的天然屏障，它具有感知各種感覺、溫度變化和觸摸壓力的能力。皮膚包含多種特殊化的感受受體，能夠高精度、高效、安全地感知周圍環(huán)境。這些受體通過柔性系統(tǒng)將物理接觸信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并傳遞到神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步解釋。電子皮膚（E-皮膚）是一種非常薄的電子材料，通過將電子元件與柔性基底結(jié)合制造而成，旨在模仿人類皮膚的功能。E-皮膚是一項(xiàng)前沿技術(shù)，主要用于醫(yī)療領(lǐng)域，例如監(jiān)測(cè)和感知生物體內(nèi)部的生命跡象，并進(jìn)行前所未有的監(jiān)測(cè)。該技術(shù)的發(fā)展涉及不同的E-皮膚技術(shù)和材料特性，并具有巨大的潛力用于健康保健。

本文亮點(diǎn)

本文是一篇綜述性文章，介紹了近年來醫(yī)療行業(yè)出現(xiàn)了一些先進(jìn)而有效的工具，其中物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備（IoMT）和人工智能（AI）?？茖W(xué)家將AI和IoMT整合形成AiIoMT，可以有效地控制疾病，并在追蹤、診斷、預(yù)測(cè)和防止傳染性疾病方面發(fā)揮作用。AI和IoMT對(duì)醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)生了巨大的變革，特別是在新興疾病的診斷、預(yù)后和治療方面具有巨大潛力。另外，可穿戴生物電子學(xué)作為個(gè)性化設(shè)備的發(fā)展方向，具有低成本、易于集成、透氣性好、彈性好和輕便等優(yōu)勢(shì)。可穿戴技術(shù)可以測(cè)量體溫、血壓和其他重要指標(biāo)，并通過收集的數(shù)據(jù)結(jié)合分析算法，創(chuàng)建個(gè)性化的醫(yī)療策略。

電子皮膚技術(shù)作為一種模擬人類皮膚特性并具備額外功能的裝置，在機(jī)器人技術(shù)、假肢和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。電子皮膚可以持續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)個(gè)體生理信號(hào)，如組織張力、身體運(yùn)動(dòng)、體溫等，還可以用于實(shí)時(shí)、無創(chuàng)、動(dòng)態(tài)治療。

此外，還有其他創(chuàng)新技術(shù)如微流體設(shè)備和電子紋身，它們也在醫(yī)療監(jiān)測(cè)和電生理跟蹤方面發(fā)揮著重要作用。這些先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展為個(gè)性化健康設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造提供了新的可能性，推動(dòng)了下一代可穿戴電子產(chǎn)品的發(fā)展。

圖文解析



▲圖1. 電子皮膚的圖示以及用于其開發(fā)的材料的特性。用于制造電子皮膚的材料必須具備一系列特定的屬性，以實(shí)現(xiàn)所需的應(yīng)用。



▲圖2. A )微汗（MicroSweat）是由Shajari等人制造的微流體裝置。該貼片可安裝在不同的身體部位，利用汗液化學(xué)動(dòng)力學(xué)來監(jiān)測(cè)健康參數(shù)。B)圖示展示了從載體基板上將紋身剝離到放置在皮膚表面，隨后經(jīng)過清洗、干燥、貼附在皮膚上，最后再將其取下的完整過程。

C)Kumaresan等人提出了多功能堆疊層電子皮膚的集成方案，其中溫度傳感器基于導(dǎo)電聚合物的4x4矩陣，壓力傳感器基于彈性體的8x8矩陣。D)將ECG電子設(shè)備與制造的電子皮膚進(jìn)行集成。

▲圖3. 這幅插圖描述了人類和電子皮膚技術(shù)之間的差距。雖然在這樣的技術(shù)進(jìn)展后，仍然存在很多關(guān)于如何制造能夠與人類神經(jīng)器官（大腦和脊髓）建立連接的電子皮膚的研究

審核編輯：劉清