仿生电极解决出汗引起的界面问题

本报讯(记者朱汉斌 通讯员尹姝慧)受到皮肤排汗和自然界中水定向传输现象的启发,广东省科学院半导体研究所教授胡川团队在仿生可排汗生物电极研究方向取得重要进展。相关研究近日发表于《先进材料技术》。

排汗是人类进行体温调节的一种方式,当电极贴到皮肤上一段时间后,汗液会在皮肤界面处形成一层薄薄的水分层,起到了电解质的作用。受到皮肤排汗和自然界中水定向传输现象的启发,胡川团队开发了一种带有锥形微孔的Janus金纳米线/硝酸纤维素(AuNWs/NC)电生理电极,以解决汗液引起的界面问题。在锥形孔的非对称结构和孔内的润湿性梯度导致的拉普拉斯压差作用下,Janus AuNWs/NC电极自发地将汗水从AuNWs侧吸到NC侧,从而保持皮肤电极的紧密接触和低界面阻抗,以确保在长期监测期间获得高保真信号。

该仿生排汗电极可以解决皮肤出汗引起的界面问题,并提高长期佩戴和运动过程中电生理信号的记录质量。胡川团队还将无孔电极与电路模块、高级算法和人机界面集成,开发了一个基于肌电图信号的肌肉活动强度可视化系统。该监测系统可应用于精确评估特定肌群的控制能力和平衡能力,并在投篮运动和举重运动的训练中得到了初步验证。除此之外,该系统在康复治疗和运动训练等应用方面具有巨大潜力。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/admt.202200040