色色色色色色色色色色色色 河北工业大学胡宁、赵丽滨和王子莹商议团队Nano Energy: 多功能无线可穿着传感系统用于寝息呼吸暂停轮廓征会诊呼吸信号会聚

跟着生计方法的变化，职责压力逐渐变大，寝息防止逐渐成为一个隆起的健康问题。寝息呼吸暂停轮廓征(Sleep Apnea Syndrome， SAS)是一种常见的寝息防止，始终发生寝息呼吸暂停会诱发高血压、心力穷乏等心血管疾病，严重威迫东谈主类健康色色色色色色色色色色色色，准确可靠的呼吸检测是灵验会诊寝息质料进军需要的。然则多导寝息图(Polysomnography， PSG)动作会诊SAS的金圭表存在老本较高、搜检耗时且开心性较差等问题。因此，基于柔性可穿着传感工夫开发财用呼吸监测系统有可能透顶改造生计监测，关于促进SAS检测工夫的发展有要紧兴味兴味。

近日，河北工业大学的胡宁、赵丽滨和王子莹商议团队协同华中科技大学同济病院朱皓漠视了一种基于生物兼容的细菌纤维素/石墨烯气凝胶的多功能集成的低功耗无线柔性传感平台，该平台不仅不错用于监测生理行动和呼吸信号，还不错用于基于莫尔斯码的无线加密通讯。麇集石墨烯优异的导电性和细菌纤维素的高力学性能，三维多孔石墨烯/ 细菌纤维素生物气凝胶具有出色的压力传理性能，宽职责范围(20 pa至30 kPa)，高奢睿度高和细腻的轮回强健性。此外，氧化石墨烯/细菌纤维素复合材料具有优异的湿度传理性能，杀青了呼吸波形和频率的及时监测。此外，基于esp-01筹划出低功耗无线传感平台，在寝息时代带领无线柔性压力和湿度传感器不错同步为SAS提供会诊数据，并在多结尾进行泄露。本文报谈的无线传感器系统在医学应用范围具有潜在的适用性，麇集东谈主工智能算法及柔性电路筹划，可为医疗物联网范围提供更多的选拔。

图1 基于石墨烯/细菌纤维素复合材料的压力/湿度多功能柔性无线传感平台

作家通过冷冻干燥法制备具有多孔三维会聚结构的石墨烯/细菌纤维素气凝胶（图1），石墨烯纳米片镶嵌细菌纤维素骨架中，普及了生物复合气凝胶的机械强度。通过真空扶持过滤法制备石墨烯/细菌纤维素具有低电阻的特质，可用作传感器电极使用。将氧化石墨烯/细菌纤维素复合材料滴涂在叉指电极上造成湿度敏锐层，具有细腻的湿度传理性能。

图2 石墨烯/细菌纤维素和氧化石墨烯/细菌纤维素复合材料表征

石墨烯纳米片在细菌纤维素的复古下造成多孔结构，为压力传感提供了细腻的形变才调（图2）。细胞毒性执行标明，石墨烯/细菌纤维素生物气凝胶具有生物兼容性。

图3 RAW264.7细胞在石墨烯/细菌纤维素和石墨烯样品名义的粘附

RAW264.7细胞在石墨烯和石墨烯/细菌纤维素复合材料上培养1天后均能取得较好的附着。培养3 天后，细胞核和细胞骨架染色标明色色色色色色色色色色色色，样品名义适当细胞扩散和增殖。

图4  L929细胞在石墨烯/细菌纤维素和石墨烯样品名义的活/死染色

使用活/死染色试剂盒坚强石墨烯/BC和石墨烯的细胞毒性(图4)。在运转阶段，各组细胞步履无显著各异。进程1天和3天的培养，在石墨烯/细菌纤维素和石墨烯上仅检测到一丝牺牲细胞，施展石墨烯/BC和石墨烯具有较高的生物相容性。

图5 石墨烯和石墨烯/细菌纤维素皮下植入执行

进行皮下植入以评估体内生物反应(图5)。植入1天后，样品周围着实莫得生物反应。但在植入14天后，与石墨烯/细菌纤维素比较，石墨烯保抓了较厚的层状结构，施展细菌纤维素的加入权臣镌汰了石墨烯在体内引起的炎症反应。

图6 柔性压力传感器表征

为了商议压力传感特质，通过将石墨烯/细菌纤维素气凝胶夹在粘附了石墨烯/细菌纤维素电极的PU薄膜之间来制造传感器。该传感器在各式外力刺激下泄表示了了强健的反映/规复步履，确认了其监测不同压力的才调（图6）。该器件泄表示快速反映特质。进行了屡次加载和卸载轮回，反映速即而强健。基于石墨烯/细菌纤维素的柔性传感器概况及时检测东谈主体健康特征（图7）。

图7 柔性压力传感器应用于生理信号监测

图8 柔性湿度传感器表征

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此外，氧化石墨烯/细菌纤维素复合材料制备出的湿度传感器也进展出较好的湿度反映。75%RH下反映规复时代为130s和19s。

图9 呼吸信号会聚平台

图10  寝息呼吸监测

作家基于石墨烯/细菌纤维素生物气凝胶制备了柔性多功能传感平台，不错应用于应变/湿度呼吸信号同步会聚，为临床会诊提供了数据。基于WIFI工夫筹划了无线传感平台，杀青多结尾同步监控。论断：在此项商议中，商议开发了一种多功能集成的无线柔性传感平台，可用于监测生理信号和呼吸，哄骗基于莫尔斯电码的无线通讯和反馈报警功能追踪寝息气象。接受超声落空和冷冻干燥相麇集的肤浅制备工艺，得胜制备了柔性压力和湿度传感器。石墨烯/细菌纤维素和氧化石墨烯/细菌纤维素差别动作压力敏锐材料和湿度敏锐材料。由于接受了细菌纤维素纤维和三维多孔骨架结构，柔性压力传感器在相对较宽的压力范围内(从20 pa到30 kPa)具有较高的奢睿度。压力传感器概况及时监测全身的生理信号。由于电阻低，在骨子应用中对功耗条目低，更适当用于可穿着蛊惑。柔性湿度传感器在湿度奢睿度方面进展出特有的特质。在寝息中长时代带领无线呼吸监测器不错提供寝息呼吸暂停轮廓征的会诊数据。干系职责以“Multifunctional wearable humidity and pressure sensors based on biocompatible graphene/bacterial cellulose bioaerogel for wireless monitoring and early warning of sleep apnea syndrome” 为题发表在NanoEnergy上。河北工业大学机械工程学院博士商议生孙敬尧为第一作家，2019年本科毕业于兰州理工大学，现在商议倡导为可穿着柔性传感器，植入式生物可兼容柔性传感系统，无线柔性传感电路筹划。

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