复旦大学,大连理工大学和北京大学:研究一种超薄全轴向应变传感器

1. 现有技术缺点

灵敏度有限:现有的应变计方法通常只能在准静态条件下进行感测,且灵敏度不足,无法精确地监测生物体表面在动态和多方向上的应变。

方向性局限:很多现有技术仅优化针对特定方向的感知,缺乏在多方向上的应变监测能力,限制了其在复杂生物力学监测中的应用,尤其是在如心脏、皮肤等组织的动态监测中。

2. 文章亮点

多方向应变监测:作者提出了一种新型可植入/可穿戴应变计,集成了多个沿不同方向排列的超薄单晶硅传感器,能够动态监测多方向的应变,并提供更精准的生物力学信息。

高灵敏度与精确性:该应变计具备高达0.1%的灵敏度,能够实时监测复杂的生物信号(如眼压波动和脉搏)。在体外实验中,其方向的相对偏差仅为,表现出优异的方向特异性响应。

临床应用潜力:该设备可在生物体内实现动态监测,如用于心脏疾病(例如心肌梗死和心律失常)的诊断,并能够准确定位病变部位的病理方向。

生物降解性:该应变计设计为可降解的生物材料,使其在体内使用时能够完全降解,具有更好的生物相容性,适合长时间植入使用。

3. 应用场景

心脏疾病监测:该应变计能够用于实时监测心脏表面应变,帮助诊断和定位心脏病变,如心肌梗死和心律失常等。

眼压监测:能够动态监测眼内压变化,应用于青光眼等眼科疾病的诊断和治疗监控。

生物力学研究:该技术可用于广泛的生物医学研究,监测软组织和器官的动态力学特性。

植入式医疗设备:作为可降解的植入设备,可用于长期的生物力学监测,提供个性化的疾病诊断数据。

4. 总结

作者提出的超薄单晶硅应变计(OSG传感器)突破了现有技术的局限,具备多方向、超高灵敏度的应变监测能力,能够在复杂动态生物力学监测中提供精确的诊断信息。该传感器不仅可作为可穿戴设备进行日常监测,还可以作为植入式设备用于实时、长期的生物力学监测。其生物相容性和可降解性使其在临床治疗中具有广泛的应用潜力,尤其在心脏疾病、眼科疾病和软组织力学研究方面。

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