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科研进展
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皮肤温度及热传输特性定量成像表皮光子器件
发表时间:2015-01-20 阅读次数:1631次

      测量表皮温度瞬态变化及其在空间上的分布对医学治疗具有重要作用,常作为乳腺癌及其它并发症状检测的辅助筛选方法。但目前医院使用的红外技术较为昂贵,使用受限于临床和实验室设置。

      最近的研究结果表明,采用超薄型“表皮式”电子装置可实现对皮肤温度的测量,但是其结果的精确度有待提高,另外采用无线发射装置需要额外的数据传输器件和电源,也增加了其不便性。

     针对目前研究存在的不足,开展了以下研究工作:

       (1) 将微结构热色液晶数组转印于可延展硅橡胶基体,并通过微流体封装设计研制了超薄、柔软、与皮肤无缝贴合的表皮光子器件,通过热色液晶对温度变化的响应,实现对表皮温度在毫K级(±50mk)、亚微米空间分辨率定量成像。

       (2) 通过数值模拟和实验测试,研究了该表皮光子器件在拉伸、压缩及扭曲条件下的力学响应特性,定性分析比较了粘贴于不同曲面,即承受不同拉伸应变时热色液晶对温度的响应特性,为其与皮肤无缝贴合、提供准确可靠的皮肤温度数据奠定了基础。

     (3) 通过血流的充血评估和皮肤的水合作用分析分别建立起瞬时温度变化与心血管健康和皮肤护理的相关性,扩展了附着皮肤设备健康监测功能的范围。

      该项研究工作主要由美国伊利诺伊大学香槟分校、美国西北大学、清华大学、浙江大学、南京航空航天大学、华东理工大学和美国休斯敦大学等几所大学合作完成,其研究结果不仅是生物医疗领域的一大进步,对柔性大变形结构的变形及温度测量也具有潜在的应用前景。

论文信息:Li Gao, Yihui Zhang, Viktor Malyarchuk, Lin Jia, Kyung-In Jang, R Chad Webb, Haoran Fu, Yan Shi, Guoyan Zhou, Luke Shi, Deesha Shah, Xian Huang, Baoxing Xu, Cunjiang Yu, Yonggang Huang, John A. Rogers. Epidermal photonic devices for quantitative imaging of temperature and thermal transport characteristics of the skin. Nature Communications, 2014; 5: 4938 DOI: 10.1038/ncomms5938