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LETOU.COM乐投刘向阳教授、郭文熹副教授在《Small》发表科研成果:关于蛋白质基传感器监测人体运动的研究

发布时间:2019-04-10

2019年1月28日,Small在线刊登了LETOU.COM乐投物理科学与技术学院刘向阳教授和郭文熹副教授的关于蛋白质基传感器检测人体运动的研究成果(A Biodegradable and Stretchable Protein-Based Sensor as Artificial Electronic Skin for Human Motion Detection).

电子皮肤传感器由于具有非常广阔的应用前景,如人机接口、人体健康检测、生物医学工程、运动检测等,近年来迅速成为材料科学和传感器领域最为活跃的研究领域。然而,在现有技术条件下,制备出的电子皮肤由于基底材料的力学和生物学性能的限制,无法得到亲肤、透气、柔软、舒适以及与人体皮肤完美贴合的电子皮肤。

鉴于此,刘向阳教授、郭文熹副教授利用天然结构丝素蛋白再生的方法制备了具有良好生物相容性,可降解的柔性可拉伸的蛋白质基电子皮肤传感器。首先,针对蛋白质基底化学稳定性较差(不耐酸、碱、水及有机试剂),无法与传统微加工技术兼容的问题,引入了无水低温的金属网络电极的转移技术。研制出导电透光性能良好、可拉伸、透气、可长时间贴肤的柔性电极。

图1 柔性透明导电薄膜的制备和电学性能表征.a)导电丝素蛋白薄膜的制备示意图;b)导电薄膜的透光性和电学性能的关系;c)导电薄膜耐弯折性测试;d)导电薄膜的拉伸性测试

其次,在此基础上研制的柔性传感器不仅具有宽广的检测范围,而且兼具压力和拉力实时监测的功能,可用来检测人体的各种运动,如大幅度的关节运动和小幅度的喉部肌肉运动等。

图2 蚕丝基传感器用于检测轻微运动如喉部运动。a)传感器检测实物图。b-f)检测不同的运动如吞咽,喝水,吃饭,发音等

这种柔性压力传感器具有较高的灵敏度,不仅具有较好的亲肤透气性而且还可以体外降解减小电子垃圾的排放,是一种环境友好型的材料。

图3 传感器的亲肤透气性、循环稳定性及可降解性的表征

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.201805084