原标题：用超薄网格改进可穿戴医疗传感器

　　皮肤上的医疗传感器和可穿戴健康设备是重要的医疗保健工具，它们必须非常灵活和超薄，以便可以与人体一起移动。此外，该技术必须能够承受弯曲和拉伸，并且需要透气以防止刺激和不适。这些设备的另一个重要安全特性是所需的过热保护电路。这可以防止设备过热和灼伤佩戴者。为这些传感器开发的任何新技术都必须满足这些需求。

　　在最近的一篇论文中，研究人员展示了如何使用超薄纤维网构建称为热敏电阻的传感器的重要组件。热敏电阻是一种电阻器，其电阻随温度显着变化。

　　该论文于 9 月 4 日在线发表在Advanced Science上。

　　“在柔性设备的运行过程中，需要一个过热保护电路来避免烧伤生物组织。一个候选者是聚合物正温度系数 (PTC) 热敏电阻，它在狭窄的温度范围内具有很大的电阻增加，”Chihiro Okutani 说，日本信州大学电气与计算机工程系助理教授。“对于这种用于皮肤上医疗传感器的热敏电阻，它们必须可拉伸和弯曲到几百微米。但是，制造一种在弯曲缠绕在针上时温度特性不会恶化的热敏电阻仍然具有挑战性半径小于 1 毫米。”

　　对于这项技术来说，能够缠绕在针头上很重要，因为有时传感器在使用时会连接到针头或导管上。为了实现这一点，热敏电阻需要超薄。研究人员使用一种称为静电纺丝的技术来制造超薄网状聚合物 PTC 热敏电阻。静电纺丝使用电力来制造微小的纤维。纤维可以由不同的材料制成，但在这种情况下，研究人员使用了复合材料的解决方案。

　　然后对新设计的热敏电阻进行测试，以确保其实现与现有技术相似的性能。与典型的薄膜型热敏电阻一样，网状聚合物 PTC 热敏电阻的电阻增加了三个数量级，这是防止过热和烧伤的重要特性。通过使用网状结构，热敏电阻还实现了透明性，这可以帮助传感器融入皮肤，并具有透气性。透气性是必要的，因为它可以防止刺激和不适。“我们还通过在 1.4 微米超薄膜上制造纤维，展示了缠绕在 280 微米针上的热敏电阻的操作，”奥谷说。

　　即使有这种用于提供网状结构和额外热感应的纤维层，热敏电阻仍然非常薄。这很重要，因为任何可穿戴医疗设备都必须能够承受弯曲，并且当设备更薄时，应变更小。

　　尽管这种热敏电阻技术很有前景，但仍需要进行更多的研究才能使其成为市场上当前热敏电阻技术的可靠替代品。网状热敏电阻由于其导电路径数量有限而具有较高的初始电阻值。研究人员提出，减少网格中纤维之间的间距或增加使用的电极数量可以解决其中一些问题，但需要进行额外的测试。

　　“我们的下一步是开发热敏电阻的实际应用。我们相信，超柔韧性和透气性热敏电阻可以作为皮肤或植入设备的过热防止组件，使柔性传感器操作更安全、更可靠，”奥谷说.

　　其他贡献者包括东京大学电气工程和信息系统系的 Tomoyuki Yokota 和 Takao Someya。

　　JST ACCEL、Tateisi 科学技术基金会和日本科学促进会支持这项研究。

　　故事来源：

　　材料由信州大学提供。注意：内容可能会根据样式和长度进行编辑。