康复训练是治疗因中风或肌肉萎缩引起的手部瘫痪等病症的主要途经,在康复训练过程中及时采集和分析人体运动数据对于提升康复质量具有重要作用。近年来,柔性可穿戴传感器件因其具有将机械信号转换为电信号的显著优势受到了广泛的关注,它可以通过获取、分析和储存人体日常运动和生理活动产生的相关信息来反馈人体状态,在个性化和即时性的医疗保健中具有巨大的应用前景。将柔性传感器件与机械康复装置联用可以为医护人员实施反馈患者康复训练效果,继而为优化康复方案提供数据参考。柔性可穿戴器件与人体部位的适形贴合是长时精确收集物理信号的关键,然而,当前报道的柔性可穿戴传感器件通常是静态的、形状不可调节的,在适形贴合方面存在较大难度。尽管水凝胶因其柔软和可拉伸性较多地用于皮肤适形贴合,但其易失水的特点导致其无法长期稳定使用,特别是康复训练中人体运动还将加速失水过程。此外,当前柔性可穿戴器件大多基于不可降解材料进行设计,在废弃后对生态环境可能产生影响。选用可降解高分子材料是减小电子材料对环境污染的有效途径,然而常用的诸如聚乳酸、聚己内酯等可降解材料在室温下呈现极差的可拉伸性,因而无法直接用于制备柔性可穿戴传感器件。因此,开发兼具形状可编程和降解性的智能软材料用于柔性可穿戴传感器件具有重要的意义。
图1. 离子凝胶(6PEG-PCL/IL)的化学结构(a)、力学性能(b、c)和形状记忆性能(d、e)
图2. 基于6PEG-PCL/IL1的柔性可穿戴传感器件的应变响应性能:(a-c)不同应变;(d)不同应变速率;(e)循环应变加载
图3. 基于形状记忆离子凝胶的可适形穿戴传感器件在辅助康复训练中的潜在应用
总之,本工作设计制备了可降解形状记忆离子凝胶,并将其用于具有辅助康复训练应用前景的柔性可穿戴传感器件,这将为开发兼具环境友好性和形状自适性的智能柔性可穿戴传感器件提供思路。
原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202303292
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