智慧微纖維將普通物體轉變為健康監測器和能源來源

[jlee42]

劍橋大學聯合香港科技大學（廣州）和倫敦瑪麗女王大學的研究人員開發出一種方法，可將超薄導電微纖維列印到日常物體上。 研究團隊致力於開發比人類頭髮更細的纖維，這些纖維可根據需求調整，為各種形狀和表面紋理的物體（如玻璃、塑膠和皮
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革）添加感測、能量轉換和電子連接功能。
微纖維應用場景示意圖，用於可穿戴呼吸和氣體感測器、健康監測以及能量轉換和電極。 來源：劍橋大學Andy Wang
團隊通過一步式自適應纖維沉積工藝結合3D列印實現了這一目標。 研究人員表示，該工藝可根據模型幾何形狀，在使用點按需部署導電材料層到不同表面區域。
研究團隊指出，這些透明層能夠檢測即時心電圖（ECG）和表面肌電圖（sEMG）信號。 為展示這些能力，研究人員使用了機器人手、鉛筆和鉗子工具。
團隊將400根由PEDOT：PSS（一種導電聚合物）組成的微纖維陣列列印並纏繞在機器人手指上。 當用於捕捉心電圖測量時，人類食指被壓在機器人手指的微纖維上。
"這證明瞭PEDOT：PSS微纖維電極是一種經濟高效的方法，可快速為機器人配備人機交互感測功能，"團隊補充道，"此類瞬態電子皮膚對於使機器人和假肢更具人機交互性並類比觸覺至關重要。"
研究團隊建議，此類機器人手可用於家庭護理場景。 例如，老年人的機器人伴侶可定期檢查生命體征，包括心電圖信號，而無需使用可穿戴設備。 此外，此類機器人的心電圖感測功能可在急救人員到達前評估個人心臟狀況。
同樣，在使用鉛筆或鉗子時檢測拇指肌腱區域的sEMG信號，團隊可使用纏繞在鉛筆或鉗子手柄上的PEDOT：PSS微纖維陣列（鉛筆約600根，鉗子約1000根）。 此類活動的數據可提供即時生物電位監測，向使用者
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環境中使用鉗子工具的工人，該技術也可用於監測心臟不適跡象，從而在疲勞、心律失常或其他健康風險發生時及早干預。
"這些乾式微纖維電極持久耐用，一旦感測任務完成，纖維可輕鬆擦除，不會損壞或污損物體原始表面，"研究人員解釋道，"我們展示的將可定製電子功能集成到各種現有物體上的方法，有助於建立可持續的'物聯纖維'（FoT）未來——有望革新醫療診斷、治療，甚至創造新型可穿戴技術。 "
相關研究成果詳細發表在期刊《先進纖維材料》上，文章題為"用於跨不同表面和形狀無縫功能增強的導電微纖維自適應列印"。
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