自然界中，生物適應環(huán)境才能生存。在漫長的進化過程中,生物為了生存、自衛(wèi)、競爭和發(fā)展的需要,逐漸形成了許多優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和特殊功能,值得人們在各種研究中很好地借鑒。如蒼耳的果實“蒼耳子”表面有許多鉤刺，當動物經(jīng)過時可以鉤掛在動物的毛皮上，有利于果實和種子傳播到遠方，擴大了蒼耳的分布范圍，幫助植物種子和果實的搬家和遷移。
圖1 利用疊層模板法制備微結(jié)構(gòu)電極示意圖。
長期可穿戴健康監(jiān)測系統(tǒng)（LWHMs）是降低慢性心血管疾病患者死亡率的有效方法，其中與人體皮膚接觸的表面生物電極是可穿戴健康監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵方面，但是在動態(tài)條件下，電極和皮膚之間的壓力波動和相對位移會產(chǎn)生動態(tài)噪聲，這會對人體生物電信號的信息收集、識別和解釋產(chǎn)生負面影響，該問題限制了可穿戴健康監(jiān)測系統(tǒng)的應用和推廣。為了解決這些問題，劉皓教授團隊提出了一種“疊層模板”法，該方法成本低、工藝簡單，可大面積制備微結(jié)構(gòu)電極，利用該方法制備的仿“蒼耳子”Ag/AgCl-TPU微結(jié)構(gòu)電極具有高摩擦系數(shù)、高抗頭發(fā)干擾性能以及低動態(tài)噪聲。
圖2 仿“蒼耳子”電極的動摩擦性能、電性能、抗毛發(fā)干擾性能
圖3 利用仿“蒼耳子”電極采集的心電圖
仿“蒼耳子”結(jié)構(gòu)可以增大電極與皮膚間的摩擦系數(shù)，因此在動態(tài)采集中具有一定優(yōu)勢，為了驗證電極在動態(tài)測試中的穩(wěn)定性，劉皓教授團隊利用自研的“生物電電極評價系統(tǒng)”，在有源測量和無源測量模式下，對電極的電極阻抗、靜態(tài)開路電位（SOCP）、動態(tài)開路電位（DOCP）進行了全面測試。該工作有效地解決了與動態(tài)噪聲相關(guān)的問題，使其成為智能服裝中獲得長期生物電信號的理想候選者。
圖4 利用“生物電電極評價系統(tǒng)”對電極進行測試的結(jié)果
相關(guān)工作以“Fructus Xanthii-Inspired Low Dynamic Noise Dry Bioelectrodes for Surface Monitoring of ECG”為題發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上（DOI: 10.1021/acsami.1c22303）， 文章第一作者為博士研究生牛鑫，通訊作者為劉皓教授、何崟副教授。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.1c22303
