汗液居然这么神奇?汗液柔性电容器、能检测抑郁的汗液传感器了解一下~

时间:2020-07-29 相关资料下载



近年来,可穿戴设备,可以说是市场上的热门技术之一,也是我们近两年听到越来越多的一个名词,智能眼镜、智能手表、智能腕带等,更是让我们提前感受到了未来科技社会的便利。


可穿戴设备,即直接穿在身上,或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备,不仅仅是一种硬件设备,更是通过软件支持以及数据交互、云端交互实现强大的功能的电子设备。

目前,可穿戴设备涵盖的应用面积很广,耳机,智能手表,智能手环,智能眼镜,不常见的如高科技织物、耐克智能运动鞋等等。



快节奏的工作生活,很多人都会都被一些“现代病”折磨,越来越多的可穿戴设备也与健康管理结合起来。随着物联网,虚拟/增强现实和机器人技术的发展,智能产品可以将人类的连通性提高到一个新的水平。


智能可穿戴设备所具有高密度的无缝集成且自供电的有源/无源设备(例如传感器和执行器),就是它能将人与机器联系起来的核心技术。

◼ 传感器是一种通过将其转换为任何其他形式(主要是电脉冲)来检测,测量或指示任何特定物理量(例如光,热,运动,湿度,压力或类似实体)的设备。

◼ 执行器是自动控制系统中必不可少的一个重要组成部分。它的作用是接受控制器送来的控制信号,改变被控介质的大小,从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。

而在高速发展的今天,我们对于传感器技术的需求不断变化升级,以希望传感器实现更多测量,安全、高效的“汗液传感器”成为不少研究者的重点项目。





| 汗液柔性超级电容器(SC)

英国格拉斯哥大学Ravinder Dahiya教授课题组提出了一种基于汗液的柔性超级电容器(SC),用于自供电的智能纺织品和可穿戴系统。研发的超级电容器使用汗液作为电解质,并使用聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)作为活性电极。

将PEDOT:PSS涂在纤维素/聚酯布上后,SC 在1 mV s-1时的比电容为8.94 F g-1(10 mF cm -2)。由于纤维素织物的高吸收率(由于含55%纤维素和45%聚酯纤维),人体汗液被迅速吸收,因此,即使汗液量很少,SC仍具有显著的性能。

通过成功的人体测试,首次展示了基于汗液的SC适用于自供电传感器以监测汗液盐度的适用性。凭借引人注目的性能和体液的使用,本文提出的方法是一种安全、无毒、环保且可持续发展的途径,可满足可穿戴系统中的功率要求。


| 可穿戴汗液传感器


来自加州理工学院医学工程系的助理教授高伟,一直关注研究可穿戴汗液传感器。


早在2016年,他的团队就提出了全集成可穿戴汗液传感器平台,其可以分析各种代谢物和电解质,从而帮助改善代谢综合征。

团队还跟斯坦福大学医学院合作,借助汗液传感器分析汗液成分,实现了囊肿性纤维化的早期诊断,并进行了无创检测血糖的早期研究。

同时,团队和美国宇航局的合作也正在进行中,未来或将利用汗液传感器,去检测太空中宇航员的心理压力。而通过综合皮质醇的含量、以及周期性变化,汗液传感器获悉抑郁患者的心理压力和抑郁程度,已经在实践中。

最近,团队更是研究了通过汗液实现给可穿戴设备供电。该团队开发出利用汗液来进行驱动的全集成电子皮肤,该电子皮肤不仅完全不需要电池,还可以通过汗液来给传感器、信号处理和蓝牙无线传输等提供能量。


汗液传感器听上去是个天真的想法,却也能通过不断的实践带来不一样的成果,科技改变世界,智能社会未来可期。



物联网被视为继互联网之后的又一次信息技术革命浪潮。其把各种信息传感设备(如环境传感器、气体感应器),利用射频识别、无线通信等技术,与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,实现人、机、物的互联互通。

人机交互与物联网工程线上科研训练营,在高校导师的线上指导下,构建一个微型物联网智慧社区,掌握智能控制器、 环境传感器、电子执行器等完整系统的设计搭建,并进一步通过网络云(阿里云, EZIOT等)接收和处理数据,最后提交一篇文献综述或实验论文。



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