Harnessing the Wide-range Strain Sensitivity of Bilayered PEDOT:PSS Films for Wearable Health Monitoring.
Harnessing the Wide-range Strain Sensitivity of Bilayered PEDOT:PSS Films for Wearable Health Monitoring.
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利用双层PEDOT：PSS薄膜的宽范围应变灵敏度进行可穿戴健康监测。
DOI：
10.1016/j.matt.2021.06.034
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发表时间：
2021-09-01
期刊：
影响因子：
18.9
通讯作者：
Khademhosseini A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu H;Zhang S;Li Z;Lu TJ;Lin H;Zhu Y;Ahadian S;Emaminejad S;Dokmeci MR;Xu F;Khademhosseini A
人体皮肤的机械变形提供了有关人体运动、肌肉拉伸、声带振动和心率的基本信息。监测这些活动需要在不同层面上测量应变。本文报道了一种基于导电聚合物聚（3，4-乙撑二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）的可穿戴式宽量程应变传感器。构建了一种仿生双层结构，以实现宽范围的应变传感（1%~100%）。此外，选择水凝胶作为与人体皮肤的生物和机械相容的界面层。最后，我们证明了应变传感器能够监测各种应变相关的活动，包括微妙的皮肤变形（脉搏和发声），中等水平的身体伸展（吞咽和面部表情），以及大量的关节运动（肘部弯曲）。报道了一种能够实现宽范围应变传感的双层PEDOT：PSS薄膜。利用微裂纹薄膜在应变作用下的位错，同时实现了低的探测极限和高的最大传感值。由此产生的可穿戴应变传感器能够感知发声和面部表情。
Mechanical deformation of human skin provides essential information about human motions, muscle stretching, vocal fold vibration, and heart rates. Monitoring these activities requires the measurement of strains at different levels. Herein, we report a wearable wide-range strain sensor based on conducting polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS). A bioinspired bilayer structure was constructed to enable a wide-range strain sensing (1%~100%). Besides, hydrogel was chosen as the biological- and mechanical-compatible interface layer with the human skin. Finally, we demonstrated that the strain sensor is capable of monitoring various strain-related activities, including subtle skin deformation (pulse and phonation), mid-level body stretch (swallowing and facial expressions), and substantial joint movement (elbow bending). A bi-layered PEDOT:PSS film that enables wide-range strain sensing is reported. With the dislocation of microcracked films under strain, low detection limit and high maximum sensing value are realized simultaneously. The resultant wearable strain sensor is capable of perceiving phonation and facial expression.
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