改进的，自我修复的医疗传感器对温度做出反应，适应皮肤

可穿戴电子设备要实现其在医疗保健监测方面的承诺，它们至少需要做两件事:从刚性转变为柔性，以适应不断变化的结构需求，并修复自身的正常磨损。在液态金属和特殊聚合物的帮助下，研究人员已经开发出可以同时做到这两点的传感器。

由Hyanyu“Larry”Cheng(宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学纪念副教授James L. Henderson, Jr.)领导的一个研究小组在《科学》杂志上发表了他们的研究结果先进材料．

按程制造传感器处于刚性状态比处于软状态要好，因为不同的层可以堆叠在一起而不会变形。当一个人需要读取所提供的重要信息时，传感器处于固定状态也会受益，因为这些信息在固定的屏幕上显示得最好。然而，当病人戴着一种柔软的状态时——病人可能会监测他们的体温、心率或其他生命体征为疾病进展或一般的健康意识-允许传感器符合皮肤的地形和收集更准确的重要信息。

“在过去，我们必须使用两种类型的设备，因为我们没有办法把这两种设备结合在一起，”程说。“但是现在，我们证明了可以通过一个简单的温度开关来调节传感器从刚性到软的切换。当传感器处于皮肤温度时，它是柔软的，但当它非常冷时，它会再次变得坚硬。”

据研究人员称，这也有助于与皮肤的粘附和传感器的移除。

“当传感器是软的，粘附性能更强，”第一作者和共同通讯作者李阳说，他曾是宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学系的访问学者，现在在中国天津河北工业大学健康科学与生物医学工程学院工作。“例如，你可以在皮肤上敷一个冰袋，这样传感器材料就会逐渐变硬，然后自然地从皮肤上脱落。这是一种从强到弱的附着力转换，在不损害皮肤的情况下更容易去除它。这对婴儿和老年人尤其重要，因为他们的皮肤可能非常脆弱。”

虽然利用温度变化或热交换来改变材料的状态并不是全新的，因为它已经在非常高的温度下完成了。在与。相关的温度下人体是新的，据程说。他们在医疗电子传感器上成功演示这种方法的关键是液态金属，它提供接近固体金属的性能，但允许设计形状的灵活性。液态金属也有助于成功演示具有自愈特性的传感器。

当传感器出现裂纹或因磨损而造成的其他机械损伤时，其自我修复功能可使生命监测不间断地继续进行。它还可以延长设备寿命。

除了液态金属在美国，研究人员使用了一种可以产生氢键的聚合物来帮助设备愈合。Cheng说，虽然之前的研究已经使用了氢键进行自我修复，但它的方式更有限，增加了设备修复所需的时间。

Cheng说:“尽管过去人们一直在研究不同的自我修复材料，但结果只能在24小时或更长时间后才能实现，而在这里，我们可以以更快的方式完成，可能快到5分钟左右。”“你不想等30个小时才收集到人体数据，特别是在监测疾病可能危及生命的情况下。通过我们的方法，我们想要并且能够在几乎几秒钟内恢复功能。”

研究人员计划下一步将热开关和自我修复特性大规模集成到传感器中，并用于从养老院到疾病进展监测的各种环境中。