近日，我院院長(zhǎng)尤暉教授研究團(tuán)隊(duì)在柔性電子方面，首次提出通過在皮膚上對(duì)電極-皮膚界面進(jìn)行能量調(diào)控實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效粘附的無襯底紋身電極。該項(xiàng)成果，為實(shí)現(xiàn)與皮膚完全共形貼合、抗運(yùn)動(dòng)偽跡、透氣、舒適、長(zhǎng)效的心電電極探索出一條切實(shí)可行的道路，對(duì)于治療心腦血管病患群體具有重要意義。研究成果以“Substrate-free, Ultra-conformable PEDOT: PSS E-tattoo Achieved by Energy Regulation on Skin”為題，在線發(fā)表于電化學(xué)及生物物理領(lǐng)域頂級(jí)期刊《BIOSENSORS & BIOELECTRONICS》。我院為第一單位及通訊單位，陳遠(yuǎn)汾助理教授為第一作者，尤暉教授為通訊作者。
尤暉教授（左二）研究團(tuán)隊(duì)
《中國(guó)心血管報(bào)告2020》指出，我國(guó)心血管疾病發(fā)病率持續(xù)增高，現(xiàn)患人數(shù)約3.30億，心血管病死亡占城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位。實(shí)現(xiàn)心血管病早期篩查與及時(shí)準(zhǔn)確診斷，已成為我國(guó)社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略課題。由于心血管病發(fā)作具有間歇性、突發(fā)性、短暫性、危害大的特點(diǎn)，對(duì)其及時(shí)、準(zhǔn)確的診斷需要對(duì)心電圖進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析。穿戴式的心電監(jiān)護(hù)儀在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間心電監(jiān)測(cè)的同時(shí)，能最大程度地降低儀器佩戴對(duì)日常生活和工作的影響。作為信號(hào)感知層的關(guān)鍵部分，與人體皮膚直接接觸的長(zhǎng)效監(jiān)測(cè)心電電極應(yīng)該滿足兩個(gè)要求，即電極-皮膚體系的阻抗要盡量小并且穩(wěn)定，電極要長(zhǎng)效粘附且對(duì)皮膚友好?，F(xiàn)有的Ag/AgCl導(dǎo)電膠電極無法滿足這些要求?？茖W(xué)工作者一直在探索能滿足長(zhǎng)效監(jiān)測(cè)要求的心電電極。
針對(duì)上述問題，尤暉團(tuán)隊(duì)深入研究了PEDOT：PSS的可控凝膠/干電極相互轉(zhuǎn)化的新特性，提出在皮膚上對(duì)電極進(jìn)行凝膠和干電極轉(zhuǎn)化，進(jìn)而調(diào)節(jié)電極的彎曲能量、與皮膚共形貼合的面積、以及與皮膚的界面粘附能量的方法，實(shí)現(xiàn)了能與皮膚完全共形貼合、抗運(yùn)動(dòng)偽跡的長(zhǎng)效粘附無襯底紋身電極。所報(bào)道的電子紋身電極-皮膚界面阻抗和心電測(cè)量性能與商用Ag/AgCl凝膠電極相當(dāng)，并且能通過凝膠和干電極轉(zhuǎn)化把人體的汗液轉(zhuǎn)移到空氣中，保持皮膚的干燥，避免皮膚紅腫。該研究還提出了一種新的超薄無襯底紋身的轉(zhuǎn)移方法，快速將超薄、無襯底的電子紋身轉(zhuǎn)移到皮膚上。本項(xiàng)研究在心電監(jiān)護(hù)關(guān)鍵的心電電極上取得突破，為實(shí)現(xiàn)與皮膚完全共形貼合、抗運(yùn)動(dòng)偽跡、透氣、舒適、長(zhǎng)效的心電電極探索出一條切實(shí)可行的道路，對(duì)于幫助社會(huì)上龐大的心腦血管病患群體具有重要意義。同時(shí)，該研究提出的無襯底紋身電極可用于其他生物電信號(hào)的監(jiān)測(cè)，在腦機(jī)接口、康復(fù)醫(yī)學(xué)、睡眠監(jiān)測(cè)等研究領(lǐng)域也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
