基于液态金属的双向人机界面电子纹身,可用于健康监测等领域

MEMS 2024-05-16 00:01
人体皮肤作为双向界面,可以通过表皮电极将信息传入和传出人体。一方面,可以记录心电信号(ECG)和肌肉电信号(EMG),用于诊断心脏病和监测肌肉状态。另一方面,对皮肤施加电刺激,产生虚拟触觉感知,加速皮肤伤口的愈合,并治疗肌肉和神经相关疾病。将这些技术推进至可穿戴设备的关键步骤之一是可以长期使用的高性能表皮电极。这要求电极具有良好的透气性、导电性以及粘附性。

除此之外,人体皮肤除了手掌和脚底,大部分都覆盖有毛发,并且这些毛发皮肤富含敏感的触觉神经。将电极直接贴在或涂在有毛发的皮肤上会导致毛发被粘在电极和皮肤之间,这会导致皮肤拉伸时产生疼痛感。对于长期佩戴的表皮电极而言,舒适度是不能忽略的一个重要参数。

为了解决以上两个问题,港科大杨征保教授团队联手港城大姚希教授团队设计了一种用于喷涂制造方法的水基液态金属导电墨水,命名为SE-tattoo。这种导电墨水由水性聚氨酯(WPU)、银片和镓铟合金(EGaIn)液态金属组成(图1b)。该墨水具有快速挥发的特性,仅仅20秒就可以形成导电纹身。所制备的电子纹身可以与皮肤紧密贴合,顺应皮肤的纹理结构,同时还具有良好的透气性。值得一提的是,在图中可以看到,毛发始终保持原来的直立状态,丝毫没有受到电极纹身对其的影响(图1c),这是实现良好舒适性的关键。

图1 SE-Tattoo的设计和应用

图2 SE-Tattoo的表征

图3 SE-tattoo的性能表征

研究人员展示了SE-Tattoo的应用前景,通过手腕SE-Tattoo,该系统允许人们在日常工作中以不易察觉的方式记录心电图信号,减少运动伪影。研究人员还强调了SE-Tattoo在运动训练辅助方面的适用性。通过SE-Tattoo记录的EMG信号显示出高信噪比(SNR),可以准确反映肌肉激活状态以及疲劳状态。

图4 SE-tattoo在生物电信号记录中的应用


此外,研究人员通过电触觉盲文显示器和触觉导航的应用,展现了SE-tattoo作为输入界面的多功能性。最后,研究人员构建了一个包含SE-tattoo、肌电传感器、触觉传感器和电触觉反馈设备的闭环控制系统,允许志愿者远程控制机械手以适当的力度抓取物体。

图5 SE-tattoo作为双向人机界面的应用

视频1 基于SE-tattoo的远程操作控制系统

综上所述,研究人员设计了具有生物相容性的导电墨水,并使用喷涂的方法解决了在毛发皮肤上制备干电极的问题。这项技术在健康监测、运动训练、远程操作和虚拟现实等方面具有潜在的应用价值。相关成果以“Imperceptible liquid metal based tattoo for Human-Machine interface on hairy skin”为题,发表在Chemical Engineering Journal期刊上在读博士生林伟康、艾丽青、王源祎共同第一作者杨征保教授和姚希教授共同通讯作者

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151595


延伸阅读:

《电子皮肤贴片技术及市场-2022版》

《即时诊断应用的生物传感器技术及市场-2022版》

《触觉技术及市场-2022版》

《可穿戴技术及市场-2023版》


MEMS 中国首家MEMS咨询服务平台——麦姆斯咨询(MEMS Consulting)
评论 (0)
  • 变频功率传感器是一种广泛应用于工业领域的传感器,用于测量和监控电力设备的功率输出。它利用先进的技术和原理,能够准确测量变频器输出的功率,并将数据传输到控制系统中,以便及时调整和优化设备的运行。 一、变频功率传感器的构成结构: 1.传感器头部:用于接收变频器输出的电信号,并将其转化为相应的电压或电流信号;通常由高精度的电子元件组成,能够确保信号准确性和稳定性。 2.信号处理单元:负责处理传感器头部接收到的电信号,并将其转换为可读取的数字信号。信号处理单元通常包括模数转换器、滤波器和放大器等组件
    博扬智能 2024-05-25 16:55 17浏览
  • 嘿,朋友们!今天我来聊聊自己动手做一个充电宝的事儿。这事儿让我挺有感触的,咱们就一边聊一边琢磨这背后的一些道理。 前几天,我的充电宝坏了,一想,干脆自己弄一个吧。上网搜了搜教程,发现其实做起来也不复杂。买了个电池组、电路板和外壳,按照步骤一步步来,嘿,还真成功了!看着手里的成品,那个自豪感啊,别提多美了。 但做的过程中,我发现了一个问题。市面上的充电宝,设计得越来越小巧,容量却越来越大。我自己做的这个,虽然能用,但体积和重量都比买的要大不少。这就让我开始思考,为什么我们平时买的东西能做得那么
    丙丁先生 2024-05-25 17:41 40浏览
  • 在这个充满电子玩意儿的时代,电源无处不在,它们就像无形的魔法,给我们的日常生活注入活力。今天,我想聊聊我亲手做过的几个电源项目,通过它们来揭开电源原理的神秘面纱,同时看看这些小小的电力装置是如何分类的。 故事得从我第一次尝试DIY一个LED夜灯说起。那个晚上,我在家里翻箱倒柜,找到了一个废旧的USB线和一颗废弃的LED灯珠。我心里想,如果能让这颗灯珠发光,那么晚上起床就不用摸黑了。于是乎,我开始了我的第一个电源项目。 首先,我得明白LED灯珠是怎么发光的。原来,LED(发光二极管)是一种半导
    丙丁先生 2024-05-25 17:51 41浏览
  • IIC(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由NXP(原PHILIPS)公司开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及外围设备进行通信的一种总线。下面将探讨可能导致一个IIC设备正常工作而另一个不工作的原因,并提供相应的解决方案: 1. 地址识别问题    - 不正确的地址配置:每个IIC设备都有一个唯一的地址,如果两个设备的地址设置相同或者其中一个设备地址设置错误,就会导致通信失败。    - 地址冲突:在多设备系统中,如果两个设
    丙丁先生 2024-05-27 06:04 20浏览
  •  直线位移是工程领域中常用的测量参数之一,通常用于监测物体在直线方向上的位置变化。为了实时准确地测量直线位移,工程师们广泛使用各种传感器。本文将介绍一些常见的测量直线位移的传感器。 1.光电编码器光电编码器是一种常用的测量直线位移的传感器,通过光电原理来测量物体的位移。光电编码器通常由一个发光二极管和一个光敏电阻组成;当物体位移时,光敏电阻会感应到发光二极管发出的光的强度变化,从而反映出物体的位移情况。具有高精度和快速响应的特点,广泛应用于自动化控制系统中。 2.电感位移传感器 电感位移传感器是
    博扬智能 2024-05-25 17:19 19浏览
  • 使用工具: 联网搜索Luatos支持内置flash的ESP32C3。LuaOS是一个开源的嵌入式脚本系统,它旨在为微控制器提供一种更简单、更快速的开发方式。该系统允许开发者使用Lua脚本语言进行编程,降低了嵌入式开发的门槛,并使得项目能够更加灵活和迅速地迭代。以下是从多个角度详细分析LuaOS对ESP32C3的支持情况:开发环境配置固件编译与分区表调整:为了在ESP32C3上运行LuaOS,需要对固件进行编译。根据合宙官方的指南,开发者需要克隆ESP32C3项目到与LuaOS主仓库同级
    丙丁先生 2024-05-27 06:28 28浏览
  • 电子玩具拆解心得:在拆解电子玩具的过程中,我深刻体会到了细致观察与耐心操作的重要性。首先,安全始终是首要考虑的因素。确保断开电源,避免静电和意外电击,使用合适的工具进行拆卸。其次,记录每一步的拆解过程对于后续的重组至关重要。我通过拍照或视频记录每个阶段的外观和连接方式,这大大方便了复原工作。 在拆解时,我注意到内部结构的复杂性远超外观所见。电路板、微型马达、传感器等元件的精妙布局让我对工程师的设计巧思肃然起敬。此外,我也发现了一些可改进之处,比如某些部件的固定方式不够牢固,或者电线的布局过于紧
    丙丁先生 2024-05-26 11:00 38浏览
  •     感谢面包板社区有机会让我试读此书,真的很感谢,有些书和知识不接触,不读不会感觉到它的作用。    经过对《微处理器原理与接口技术 基于树莓派Pico及RP2040芯片》这本书前四章的阅读,对微处理器的基础知识有了更清晰的理解。前面四章书中从微处理器的起源和发展讲起,逐步深入到其基本分类、内部构造和工作原理,对微处理器这一核心计算机部件有了清晰的认识同时,通过书中对指令编码、格式和执行过程的详细阐述,微处理器是如何执行复杂的计算机程序的,了解微处理器
    Dramondogou 2024-05-27 01:24 53浏览
  • -        热烈祝贺工信部等三部门联合印发《制造业企业供应链管理水平提升指南(试行)》-程晓华2024-5-25【关键词:制造业供应链管理的定义、部门组织、流程与方法、供应链管理专业咨询及政产学研一体化、KPI等】我是在出差途中刷微信朋友圈看到这条消息的,而消息的发布者是我的好友、南通大学商学院的邓恒进教授。他在对这个《制造业企业供应链管理水平提升指南(试行)》(以下简称“指南”)进行了一些专业解读,并指出了其中的五个
    程晓华 2024-05-27 09:14 68浏览
  • 本人挺喜欢AI绘画的,总是感觉会得到与平时不一样的惊喜,不过很遗憾只是简单的使用,总是得到的图形差强人意,这次有机会获得本书的阅读体验,也注重提升一下应用技巧,也希望可以带大家一起进入AI绘画的世界。Midjourney的前世今生 在当下科技飞速发展的浪潮中,人工智能已然崛起为引领未来的核心驱动力。而在这一激动人心的科技前沿领域里,AIGC作为尖端技术的代表,正吸引着无数人的目光与热议。今天,让我们揭开AIGC的神秘面纱,并深入探索与其紧密相关的Midjourney,共同领略它们的神奇魅力。
    无言的朝圣 2024-05-27 10:32 47浏览
  •  时间继电器是一种利用电磁铁来控制电路中功率流的装置。该装置包括缠绕在铁芯上的线圈。当电力流经电路时,会在电磁体中产生磁场。该磁场可以吸引或排斥连接到设备内部定时器继电器开关的另一个磁铁。时间继电器将允许您通过控制电流在停止之前流过其线圈的时间来控制何时发生这种情况。 一、延时继电器如何工作?时间继电器的工作原理是电磁原理。一个继电器线圈始终处于打开状态,而另一个继电器线圈可以通过从电话或计算机系统等控制设备发送的电信号来关闭和打开。“开启”线圈始终接收电力,使其随时可以激活。 “关闭”线圈仅在
    博扬智能 2024-05-25 15:52 12浏览
  • 前言最近在七彩虹参加了个活动,本来以为送个显卡什么的(当然不可能)结果送了个扩音器,当时还以为是个音箱,其实目前确实当音箱用。所以借此机会,拆解一下,看看七彩虹做扩音器、音箱的技术怎么样,并且分析一下成本和技术含量外观&名牌展示1.外观看起来还是很不错的,摸起来很光滑,没有毛刺,而且也是硬塑料,耐摔耐张2.显示数码管做的挺好的,显示效果挺高级,没有漏光3.开关和音量调节集成一体,旋钮调节手感极佳(可以看得出来,品牌对于外观上一般是下很大功夫的,当然价格也会贵)4.出品方是七彩虹,制造交给一家深圳
    小恶魔owo 2024-05-26 23:15 58浏览
  •        在每一年的珠三角GDP上,都会发现深圳,广州,东莞和佛山都是实现经济正常增长。       每一年的重大投资项目数目也是非常的多,以深圳为例子:       比亚迪全球研发中心暨先进制造业基地、迈瑞医疗供应链科技园、拉普拉斯光伏高端装备研发生产总部基地、市人民医院宝安医院、海洋大学(一期)、华发冰雪文旅城……这些项目都将在今年推进建设。根据市发展改革委编制的深圳2
    天涯书生 2024-05-26 16:35 35浏览
  • 随着5G网络与智慧交通车路协同系统在全国各点的落地,作为提升交通安全的前沿技术方案也愈发受到重视。在交通信控领域,以往的感知技术、无论是地磁、线圈还是摄像头,功能都仅仅局限于数清经过了多少车辆,无法满足交通数字化管理对精细化、智能化管控的需求。雷视融合一体机具备全天候和长距离的检测属性,除了统计车流量外,还可监测、跟踪车辆的运动行为特征,锁定车辆信息。同时,雷视融合一体机结合超远感知,将检测范围从几十米,扩展到车道靠后的几百米,这对交通拥堵、行人横穿预警等精细化管理提供了重大的支持。图片来源于网
    启扬ARM嵌入式 2024-05-27 08:50 35浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦