香港城市大学于欣格教授团队 AFM：摩擦电刺激实现汗液提取和电源激活

2023-11-30 来源：高分子科技

随着科技的发展，可穿戴电子设备越来越受到关注。这些设备通常戴在身体的表面，可以监测和记录用户的生理状态和活动。汗液是人体产生的一种生物体液，其中包含了许多与健康状态相关的信息，如离子浓度、代谢产物、荷尔蒙水平等。通过监测汗液，可以获得关于人体健康状况和运动表现的有用数据。可穿戴电子设备通常需要一定的能量供应。然而，由于设备尺寸、佩戴的便利性和使用时间等因素的限制，电源管理变得非常重要。此外，随着年龄的增长，人体的生理功能会逐渐下降，包括汗腺的功能。老年人或者久坐不动的人往往排汗较少，这对汗液监测带来了一定的挑战性。

近日，香港城市大学于欣格教授团队联合西南医科大学附属医院杨志惠教授团队报告了一种被动排汗策略以及专为久坐不动的人（即老年人）设计的自供电监测系统（SEMS）（图1）。该SEMS系统包括用于排汗的可穿戴摩擦纳米发电机 (TENG)、作为集成电源的汗液激活电池 (SAB)、用于排汗的载有卡巴胆碱的离子电渗电极、用于检测汗液中生理信息的带有生物传感器的微流道以及 NFC 基于无线微电子技术的数据通信、处理和收集。通过拍打TENG，久坐的人可以被动地提取汗液，利用离子电渗过程（图2）。提取的汗液经过微流道传送到传感器，用于检测汗液中的生物信息，例如钠离子、钾离子浓度和pH值（图4）。同时，汗液也会激活SAB（图3），从而为系统提供能量来进行数据收集和传输。SEMS设备具有良好的灵活性，能够以可穿戴形式实时、非侵入性地检测汗液分析物（图5）。该系统为老年人群提供了一种新的汗液采集和分析策略，有助于深入了解人体生理和个性化健康监测。

图 1.SEMS的示意图和图像。

图 2.TENG驱动离子电渗的研究。

图 3.SAB的电输出性能表征。

图 4.多重生物传感器性能表征

图 5.身体健康监测和无线数据传输展示。

该工作以“Triboelectric Nanogenerator Enabled Sweat Extraction and Power Activation for Sweat Monitoring”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。论文第一作者是香港城市大学徐国强，黄星灿，石睿，杨雅文，武鹏程等人，通讯作者是香港城市大学于欣格教授及西南医科大学附属医院杨志惠教授。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202310777

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（责任编辑：xu）

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