新型电子皮肤，终将终结可穿戴设备？

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                    <section data-color="rgb(182, 228, 253)" data-custom="rgb(182, 228, 253)"><section><section><section><section><section><section><section><section><section><section><section><section><section><section><section><section><section><section><section><section><p><p><img src="image/20201014/86b79d371e9862b01189f0252a03b2cd_1.jpg" /></p></p></section><section><section><span><strong></strong></span></section><p><span>医疗器械媒体报道先锋</span></p><p><span>分享专业医疗器械知识</span></p></section><section><section><section><span>关注</span></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section></section><section data-id="97965" data-tools="gulangu"><section><section><section><section><section><section><section><br  /></section><p><span>电子皮肤是通过电学信号的集成与反馈来模拟人体皮肤感受外界刺激（压力、温度、湿度）的新型电子器件。电子皮肤作为一种柔性触觉仿生传感器已经广泛地应用于人体生理参数检测与机器人触觉感知等领域，近年来是世界各国研究者广泛关注的热点。曾有业内人士指出，电子皮肤的出现有可能终结所有可穿戴设备。</span></p><p><br  /></p><section data-support="96编辑器" data-style-id="22631"><section><section><p><strong>01</strong></p></section><section><p><span><strong><strong>新型电子皮肤</strong></strong></span></p></section></section></section><section><br  /></section><section><span>近日，澳大利亚墨尔本皇家理工大学的科学家宣布开发一种能够<strong>感知疼痛、温度和压力的人造皮肤材料</strong>。这是一项颠覆性的研究，因为它<strong>复制了真实皮肤对刺激的反应</strong>，<strong>刺激通过神经通路向大脑发送适当的电信号</strong>。这项技术预计将允许通过假肢和假腿进行逼真的触觉传递，甚至可能有助于用人造溶液替代皮肤移植物。<br  /></span></section><section><span><br  /></span></section><section><p><img src="image/20201014/7830ca32c25240a561647f57ef8b8d70_2.jpg" /></p></section><section><br  /></section><section><span>据RMIT报道，墨尔本皇家理工大学研发的电子皮肤“复制”了我们的天然皮肤如何检测疼痛，发出信号的速度与健康神经一样快。Madhu Bhaskaran在《Advanced Intelligent Systems》杂志上发表了一篇描述这一技术的研究报告，其相应作者表示：“我们一直通过皮肤感知事物，但我们的疼痛反应只在某个特定点发生，比如当我们触摸太热或太尖锐的东西时。”迄今为止，还没有任何电子技术能够逼真地模拟人类的疼痛感觉。我们的人造皮肤在压力、热量或寒冷达到令人痛苦的临界点时会立即做出反应。”&nbsp;</span></section><section><span><br  /></span></section><section><span>为了实现完全拟真电子皮肤，研究人员制作了<strong>三个独立的装置</strong>，<strong>包括一个感知压力的装置、一个感知温度的装置和一个感知疼痛的装置</strong>（未来可能会将其合并成一个装置），这就需要一种新的方法来制造可拉伸的电子产品，使用氧化物材料和硅树脂材质来制作可弯曲，不易断裂的表层。感温装置采用了一种新开发出的特殊的温度敏感涂层，这种涂层可以快速自我转变，这种转变可以用电子学方法立即测量出来。最后一个必要的组成部分是类似大脑的记忆细胞，用来决定如何处理感官数据，并在达到极限时发出正确的信号。</span></section><section><span><br  /></span></section><section><span><p><img src="image/20201014/bf7ff106ed0974450041bde2b07ec1cb_3.jpg" /></p></span></section><section><span><br  /></span></section><section><span>该研究的合作者之一，医学博士阿塔尔拉赫曼(Md. Ataur Rahman)说：“我们基本上创造了第一个电子体感——复制了人体复杂的神经元系统、神经通路和感受器的关键特征，这些系统驱动着我们对感觉刺激的感知。”“虽然一些现有技术使用电信号来模拟不同程度的疼痛，但这些新设备可以对真实的机械压力、温度和疼痛做出反应，并提供正确的电子响应。这意味着我们的人造皮肤知道用手指轻轻触针和不小心用针刺伤自己之间的区别——这是一个以前从未用电子技术实现的重要区别。”</span></section><section><br  /></section><section data-support="96编辑器" data-style-id="22631"><section><section><p><strong>02</strong></p></section><section><p><span><strong><strong>以往对电子皮肤的研究</strong></strong></span></p></section></section></section><section><br  /></section><section><span>在柔性电子领域全球领先的三个实验室分别位于：斯坦福大学、美国西北大学和东京大学。</span></section><section><br  /></section><section dir="ltr"><span>东京大学Takao Someya教授致力于研发可以传达人体内部情况的电子皮肤。这个电子皮肤可以给外科医生提供体征数据，当身体将生病时提供警报，甚至可以通过触觉来诊断另一个人体内的疾病。</span></section><section dir="ltr"><br  /></section><section><p><img src="image/20201014/704824937ce1bf59cf68d525ede36c8e_4.png" /></p></section><section dir="ltr"><span>（图片截图自CNN，版权属于原作者）</span></section><section><br  /></section><section dir="ltr"><span>Someya团队已经成功研发了可用于测试含氧量的电子皮肤。通过点亮红色，绿色或蓝色的微电子元件清晰地显示读数。超薄电子皮肤贴在手上可以变成数字显示屏显示信息。Someya希望未来这些电子皮肤能应用于监测手术过程中相关器官的含氧量水平。</span></section><section dir="ltr"><br  /></section><section><p><img src="image/20201014/3960ad54c69abeac93cc0474f061fb97_5.png" /></p></section><section dir="ltr"><span>（Someya教授研发的电子皮肤，版权属于原作者）</span></section><section><br  /></section><section dir="ltr"><span>另一位学术大牛美国西北大学John Rogers教授的电子皮肤也已经尝试在各个方面应用。除了在医疗方面钻研汗液成分、温度、压力等健康信息，Rogers教授在假肢佩戴感知方面也颇有建树。</span></section><section dir="ltr"><br  /></section><section><p><img src="image/20201014/c28f0585b4f606a04cb1c2d897db5090_6.png" /></p></section><section dir="ltr"><span>（John Rogers教授和他带领研发的电子皮肤，可以在身体的任何地方佩戴。版权属于原作者）</span></section><section><br  /></section><section dir="ltr"><span>Rogers教授的电子皮肤已有的商业合作项目非常有趣，比如说使用皮肤纹身监测阳光中UV值。以及最近和某化妆品品牌达成的合作，使用比创可贴更小的电子皮肤给客户测试皮肤的pH值、含水量等信息，再根据数据结果推荐化妆品。</span></section><section dir="ltr"><br  /></section><section><p><img src="image/20201014/e25cd951d4cdd9e57703057fd696f150_7.png" /></p></section><section dir="ltr"><span>（图片来自Engadget，版权属于原作者）</span></section><section dir="ltr"><span><br  /></span></section><section data-support="96编辑器" data-style-id="22631"><section><section><p><strong>03</strong></p></section><section><p><span><strong><strong>国内相关研究</strong></strong></span></p></section></section></section><section><br  /></section><section><span>我国在此领域的研究可谓硕果累累，拿到成果的团队不少，如中国科学院大学王中林院士团队的研究了一种基于全纳米纤维摩擦电纳米发电机的透气、可生物降解、抗菌且自供电的电子皮肤。可以实现对全身生理信号和关节运动的实时自动监测。另外该团队还推出了基于聚乳酸的压电和驻极体混合纳米发电机的电子皮肤，该研究非压电介孔聚乳酸（meso-PLA）驻极体型摩擦电纳米发电机（NG）的高输出电压与双层聚乳酸（PLLA）的相对高的电流相结合的纳米发电机（PENG），用于电子皮肤（电子皮肤）（HMI）设备应用。</span></section><section><br  /></section><section><span>郑州大学材料科学与工程学院代坤教授团队通过多层热塑性聚氨酯（TPU）/银纳米线（AgNWs）/还原氧化石墨烯（rGO）制造了基于超可拉伸摩擦纳米发电机（STENG）的柔性自供电电子皮肤，可用于能量收集和触觉传感。</span></section><section><br  /></section><section><span>中山大学材料科学与工程学院衣芳教授与清华大学精密仪器系智能微系统实验室王晓峰教授团队基于单电极模式摩擦电纳米发电机（TENG）并结合BiTO和rGO专门制备的热阻电极，开发了一种可以同时实时检测和区分温度和压力，而且还具有良好的柔韧性的触觉电子皮肤，可同时检测和区分温度和压力。</span></section><section><br  /></section><section><span>厦门大学物理科学与技术学院刘向阳教授团队通过再生的丝素蛋白（SF）和聚氨酯之间的强相互作用，对SF进行介观掺杂，合成了坚固而耐热的丝素蛋白复合膜（SFCM）。在微加工后，可得到可拉伸、耐热蚕丝蛋白基电子皮肤，可进行人体温度调节的电子皮肤。</span></section><section><span><br  /></span></section><section><strong><span>结语：</span></strong><span>目前，全球有超过10亿残疾人，其中6亿在亚洲，中国的残疾人口达8500万，其中30%是肢体残疾。传统假肢存在巨大的局限性，而“电子皮肤”的出现将成为医学领域的一项重大技术革新，为数百万患者带来肢体“再生”的希望。此外，电子皮肤能在预测脑中风、检测脑部肿瘤、日常测量血压、心率等多个领域发挥作用，当未来技术成熟，或许取代可穿戴设备不是一句空谈。</span></section><section><br  /></section></section></section></section></section></section><section><section><section data-color="#757576"><section><section><section data-brushtype="text"><strong>相关阅读</strong></section></section></section><section><section><section><br  /></section></section></section><section data-width="100%"><section><section><section><section data-width="100%"><section><section><p><img src="image/20201014/2aac877ff9233ba5a66e7a5ff3a4febf_8.gif" /></p></section><section data-brushtype="text"><span>戳一下，更有料！</span></section></section><section><br  /></section><section><a target="_blank" href="http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDIwMzUxMg==&amp;mid=2652982805&amp;idx=1&amp;sn=1f18b8f89d47f2f67ea87a3c978b5f49&amp;chksm=843f2c82b348a5944e8d200e6fa3d609dc89ba4b4a867dfebb9ab32c4e2a23fc025fd25233f0&amp;scene=21#wechat_redirect" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2"><span>营收下跌13%！美敦力如何布局后疫情时代</span></a></section><section><br  /></section><section><a target="_blank" href="http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDIwMzUxMg==&amp;mid=2652982805&amp;idx=3&amp;sn=9ba954cbf47e3bd0fae38829a3b2fdde&amp;chksm=843f2c82b348a59459402d59b8d95d5f65349427b60cf0794610f21d3517326f73ea962f9f9c&amp;scene=21#wechat_redirect" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2"><span>肠镜检查界“后浪：肠镜机器人Endoculus</span></a><br  /></section><section><br  /></section><section><a target="_blank" href="http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDIwMzUxMg==&amp;mid=2652982662&amp;idx=1&amp;sn=ee763f5c5d1c98deacae4a7abdc431ea&amp;chksm=843f2f11b348a607d5867c3fdd4e35691961e0c841984ba5a82ecfe7d1bfc90377ad33b04002&amp;scene=21#wechat_redirect" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2"><span>国产的春天来了！多省发文严格限制进口医疗器械</span></a><br  /></section><section><br  /></section><section><a target="_blank" href="http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDIwMzUxMg==&amp;mid=2652982662&amp;idx=2&amp;sn=ae169d1d80fb191da5fcf59115eb55b6&amp;chksm=843f2f11b348a6075dc7ff1867a89e42dd55d856f45cb8783ba5a63a577bfd49ce5749eac6d7&amp;scene=21#wechat_redirect" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2"><span>马斯克想做“大反派”，恐怕还要努力很久......</span></a><br  /></section><section><br  /></section><section><a target="_blank" href="http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDIwMzUxMg==&amp;mid=2652982568&amp;idx=1&amp;sn=aa0e8d69441df2dfd415f29cf861e309&amp;chksm=843f2fbfb348a6a92e185010886a489e9d8ba7e2f98b2ca52030c44f5937e0cb43254ec96128&amp;scene=21#wechat_redirect" data-itemshowtype="11" tab="innerlink" data-linktype="2"><span>别装了，大多数高端医院日子其实并不好过！</span></a><br  /></section><section><br  /></section><section><a target="_blank" href="http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDIwMzUxMg==&amp;mid=2652982568&amp;idx=2&amp;sn=f1d3353d1827b6ed9c01a67e7dadf0bf&amp;chksm=843f2fbfb348a6a91654465b4cc75718fc5494bc2448daa2288ec3af2b9d310147054fa4f526&amp;scene=21#wechat_redirect" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2"><span>化学发光：跨国巨头的沧海桑田</span></a><br  /></section><section><br  /></section><section><a target="_blank" href="http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDIwMzUxMg==&amp;mid=2652982567&amp;idx=1&amp;sn=fee03a37d8219252cf206c1cba1daa1e&amp;chksm=843f2fb0b348a6a6594aab6ae29e50c436aa5528ee34228946364e1d996bce8430788d55f9b9&amp;scene=21#wechat_redirect" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2"><span>蔡莉“走人”背后：纪委渎职调查近两个月、访谈200人</span></a><br  /></section><section><br  /></section><section><a target="_blank" href="http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDIwMzUxMg==&amp;mid=2652982567&amp;idx=2&amp;sn=23cb1a2dc5380baa4f6b23c7c3dccdbf&amp;chksm=843f2fb0b348a6a6143c594feebfcfba5b302b80d48abde8c365175de569960a271cb25267d3&amp;scene=21#wechat_redirect" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2"><span>全球医疗器械公司巡礼|放疗设备大厂：瓦里安</span></a><br  /></section><section><br  /></section><section><a target="_blank" href="http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDIwMzUxMg==&amp;mid=2652982520&amp;idx=2&amp;sn=631e22f465626e6bf675c81d7e1aaa68&amp;chksm=843f2e6fb348a7796e45ccb6b602440efd9bc4dd96048ceecb00ec65226bcbdb3e2d14dec94f&amp;scene=21#wechat_redirect" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2"><span>迈瑞半年报：百亿营收，34亿利润，十亿研发</span></a><br  /></section><section><br  /></section><section><span><a target="_blank" 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