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柔性力学传感器助力帕金森综合症的早期筛选

发布时间:2020-06-15 访问次数:374次 来源:柔性电子前沿科学中心 分享:

西北工业大学柔性电子前沿科学中心(西安柔性电子研究院)黄维院士团队在柔性健康传感器领域取得重要进展。帕金森综合症是老年人中最常见的神经系统疾病之一,对该疾病的早期筛查与诊断对患者的后期治疗具有重要意义。当前,帕金森综合症的医学临床诊断方法如基因检测、经颅脑实质超声检查、脑磁共振成像等,由于耗时长、过程复杂等弊端不易于对普通人群的快速筛查和诊断。基于柔性电子的可贴敷健康传感器为人体健康数据的实时监测和疾病的早期诊断提供了新思路。近日,黄维院士团队的王学文教授与新加坡南洋理工大学刘政教授、新加坡国立大学Kian Ping Loh教授、中科院苏州纳米所张珽研究员、西北大学赵武教授合作,通过三维自交联碳纳米棒阵列成功制备了高性能柔性力学传感器。该传感器可对人体力学相关的生理信号,例如脉搏、心率、呼吸频率和静息震颤等多种体征信息,进行实时、快速和准确监测,有望实现对帕金森综合症的早期诊断和快速筛查。相关结果以“Self-cross-linked arrays enabled flexible mechanical sensors for monitoring the body tremor”为题,发表于柔性电子领域顶级期刊npj Flexible Electronics,文章链接:https://www.nature.com/articles/s41528-020-0071-3。

3D自交联碳纳米棒阵列柔性力学传感器监测帕金森氏震颤

薄膜电子器件是目前柔性健康传感器的主要结构之一,薄膜传感材料需要具有承受弯曲和拉伸的能力。传统致密薄膜在弯曲状态下应力分布集中,使得该薄膜材料在弯曲状态下更易产生龟裂,从而导致材料力学和电学性能的失效。研究团队提出基于3D自交联碳纳米棒阵列薄膜制备柔性力学传感器,该结构中具有大量化学交联点和物理堆积接触点,使得柔性力学传感器兼具宽检测范围、高灵敏度和高稳定性,并能有效消除应变下的龟裂现象。此外,该传感器还可实现对低频振动(<6 Hz)的准确检测,非常适合人体的静止性震颤检测(如帕金森抖动)。柔性健康传感器与人工智能技术的结合将推动“无医生”诊断等颠覆性医疗技术的发展。




3D自交联碳纳米棒阵列薄膜


柔性智能感知课题组致力于柔性微纳智能传感器的研究,并探索其在健康医疗、人机交互、环境监测等战略新兴领域的应用。近年来,研究团队在柔性智能纳米材料的设计与可控制备、柔性传感器的高精度微加工与集成关键技术、用于对疾病早期诊断的柔性仿生传感器等研究领域,取得了一系列创新性科研成果。迄今在Nature Materials、Science Advances、Advanced Materials等学术期刊发表学术论文40余篇。研究团队掌握了柔性微纳传感器高精度加工与系统集成的关键核心技术,已申请PCT国际专利、新加坡专利和中国发明专利20余项,获授权中国发明专利10余项,欧洲、美国、澳大利亚和日本专利各1项。

本工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费及人才培育项目、陕西省重点研发计划、西工大翱翔海外学者计划、西安生物医学材料与工程研究院自选课题等经费的支持。

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