团队使用金纳米线开发可测量两种生物信号的可穿戴传感器

浦项科技大学(POSTECH)材料科学与工程系SeiKwangHahn教授和TaeYeonKim博士领导的研究小组使用金纳米线开发了一种集成可穿戴传感器设备，可有效测量和处理两种生物-同时发出信号。他们的研究成果发表在《先进材料》杂志上。

可穿戴设备有多种形式，如附件和贴片，在检测物理、化学和电生理信号以进行疾病诊断和管理方面发挥着关键作用。最近的研究进展集中在设计能够同时测量多个生物信号的可穿戴设备。

然而，一个主要挑战是每次信号测量所需的材料不同，导致界面损坏、制造复杂并降低设备稳定性。此外，这些不同的信号分析需要进一步的信号处理系统和算法。

该团队使用各种形状的金(Au)纳米线解决了这一挑战。虽然银(Ag)纳米线以其极薄、轻便和导电性而闻名，通常用于可穿戴设备，但该团队将它们与金融合在一起。最初，他们通过涂覆银纳米线的外部来开发块状金纳米线，抑制电偶现象。

随后，他们通过选择性蚀刻镀金纳米线上的银来制造空心金纳米线。块状金纳米线对温度变化反应灵敏，而空心金纳米线对应变的微小变化表现出高敏感性。

然后将这些纳米线图案化到由苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)聚合物制成的基板上，无缝集成而不会分离。通过利用两种类型的金纳米线(每种都具有不同的特性)，他们设计了一种能够测量温度和应变的集成传感器。

此外，他们还设计了一个用于信号分析的逻辑电路，利用在图案中引入微米级波纹而产生的负规格系数。这种方法成功创建了智能可穿戴设备系统，该系统不仅可以捕获信号，还可以同时分析信号，所有这些都使用单一的金材料。

该团队的传感器在检测细微的肌肉震颤、识别心跳模式、通过声带震颤识别语音以及监测体温变化方面表现出了卓越的性能。值得注意的是，这些传感器保持了高稳定性，而不会对材料界面造成损坏。它们的灵活性和出色的拉伸性使它们能够无缝地贴合弯曲的皮肤。

SeiKwangHahn教授表示：“这项研究强调了开发能够分析各种生物信号的未来生物电子平台的潜力。”他补充道：“我们展望了各个行业的新前景，包括医疗保健和集成电子系统。”