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我院研究生申浩在国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》上发表研究论文

时间:2022-06-17来源:机电学院点击:10

近日,我院机器人与微系统研究中心2019级博士生申浩在导师陈立国教授、孙立宁教授、黄海波副教授指导下苏州大学功能纳米与软物质研究院FUNSOM孙旭辉教授和文震副研究员合作,在自供电可穿戴汗液健康监测研究领域取得突破进展,相关研究成果以“基于摩擦电场调节的可穿戴电介质润湿人体汗液实时监测传感器”(A Wearable Electrowetting on Dielectrics Sensor for Real-Time Human Sweat Monitor by Triboelectric Field Regulation)为题,发表于国际顶级期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials上,申浩博士为论文第一作者。该期刊Wiley出版社旗下的国际材料科学领域最高层次综合性期刊之一,为Nature Index收录期刊,中科院JCR分区为一区,影响因子为18.808。期刊致力于报道材料科学取得的突破性进展,以其高质量的内容和高影响力而闻名,涉及领域包括纳米技术、化学、物理学和生物学。

如今,可穿戴医疗保健系统在疾病预测和诊断中发挥着重要作用。其中,汗液分析已经引起了学术界和工业界的极大关注,因为汗液中含有丰富的身体分泌物,能够反馈必要的健康信息,并且与其他体液相比更容易收集。目前常见的汗液收集方法包括使用吸水材料、超疏水/超亲水表面、导汗器、表皮微流体等。然而,这些方法在汗液收集过程中会不可避免地引入环境污染。因此,直接在表皮以液滴方式收集和驱动汗液是减少与环境不必要接触的有效途径。

研究从可实用穿戴式汗液监测设备需求出发,深入分析当前汗液监测设备汗液的外部污染和交叉污染,以及汗液内部流动影响等痛点问题,创造性引入柔性电介质电润湿(EWOD技术作为可穿戴人体汗液监测平台,同时,为了实现EWOD装置的可穿戴式应用,首次提出利用摩擦纳米发电机(TENG)来解决微液滴驱动电压问题。脉冲超高压小电流TENG的输出特性不仅满足液滴的驱动电场,而且对人体的危害最小,满足了穿戴式EWOD设备的需求。作者展示了一种新型的基于电介质电润湿(EWOD)设备和摩擦纳米发电机(TENG)的可穿戴人体汗液监测平台(WSMP),以探索主动高效地检测汗液从而反映人体健康状况。汗滴可以通过接触分离TENG提供的静电场来控制。该WSMP能与手机集成,具有自供电、低污染、主动控制等优点。通过穿戴该WSMP,成功实现了对人体汗液的pH值监测。该工作是可穿戴式汗液监测系统由被动控制向主动控制的关键一步。 为可穿戴式汗液监测系统的实际应用提供了一种可行的新思路。同时在实现集成度高的复杂检测系统方面具有巨大潜力,在可穿戴传感器领域具有巨大的应用前景。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202204525


:基于液滴的可穿戴人体汗液监测平台(WSMP)结构原理图、表征及工作原理


: WSMP用于实时汗液监测应用演示