研究:方糖可被用來製造性能更好的醫療電極

雖然醫療電極對監測身體內的電活動至關重要,但它們通常是僵硬的、昂貴的,而且當佩戴者移動時它們不能很好地保持。然而,一種新的方糖衍生的電極解決了這些缺點。

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目前,性能最好的電極包括一個與皮膚接觸的導電銀盤。由於該圓盤不是非常柔軟或有彈性,它不能很好地適應皮膚的輪廓–這意味着它佩戴起來可能不舒服,而且如果病人不保持相對靜止,它很可能會脫落。此外,塗在它和皮膚之間的導電凝膠很快就會變干,如果不經常重新塗抹,就會導致信號丟失。

在副教授王川的領導下,聖路易斯華盛頓大學的一個團隊着手開發一種成本更低、更舒適、粘附性更好的替代品,其性能至少與現有電極一樣好。為了做到這一點,他們把目光投向了普通的商店購買的方糖。

每個方糖最初被塑造成所需電極的形狀,然後被浸入一種被稱為聚二甲基硅氧烷(PDMS)的液體聚合物中兩小時。該液體被重新塑造的立方體吸收,進入糖粒之間的微小空間。

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一旦一個三小時的熱爐固化過程將液體聚合物轉化為有彈性的固體,熱水被用來溶解糖,只留下一個海綿狀的多孔PDMS矩陣。在用氧等離子體和乙二醇處理后,該海綿被浸入另一種聚合物–一種導電的聚合物–形成一層薄膜,覆蓋在微小的孔隙上。

在烤箱中再進行一次處理后,導電海綿就被接上了線,可以作為電極使用。在對人類患者進行的測試中,發現該設備比傳統的剛性金屬電極更符合和粘附在皮膚上。更重要的是,其許多微孔的表面積增加,使得電信號更強,噪音更小。

作為一個額外的好處,由於海綿可以容納大量的導電凝膠,凝膠不會像傳統電極下面的薄層那樣迅速乾涸。此外,海綿較厚的凝膠層還被發現有點像減震器,允許電極在佩戴者移動時與皮膚保持電接觸。

人們希望,一旦進一步發展,海綿電極可以用於需要病人進行身體活動的醫療檢查,此外,它們甚至可以由病人在自己家裡長期佩戴。

關於這項研究的論文最近發表在《ACS Nano》雜誌上。