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Lab-on-Skin: A Review of Flexible and Stretchable Electronics for Wearable Health Monitoring
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2017-09-25 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.7b04898 Yuhao Liu 1 , Matt Pharr 2 , Giovanni Antonio Salvatore 3
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2017-09-25 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.7b04898 Yuhao Liu 1 , Matt Pharr 2 , Giovanni Antonio Salvatore 3
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Skin is the largest organ of the human body, and it offers a diagnostic interface rich with vital biological signals from the inner organs, blood vessels, muscles, and dermis/epidermis. Soft, flexible, and stretchable electronic devices provide a novel platform to interface with soft tissues for robotic feedback and control, regenerative medicine, and continuous health monitoring. Here, we introduce the term “lab-on-skin” to describe a set of electronic devices that have physical properties, such as thickness, thermal mass, elastic modulus, and water-vapor permeability, which resemble those of the skin. These devices can conformally laminate on the epidermis to mitigate motion artifacts and mismatches in mechanical properties created by conventional, rigid electronics while simultaneously providing accurate, non-invasive, long-term, and continuous health monitoring. Recent progress in the design and fabrication of soft sensors with more advanced capabilities and enhanced reliability suggest an impending translation of these devices from the research lab to clinical environments. Regarding these advances, the first part of this manuscript reviews materials, design strategies, and powering systems used in soft electronics. Next, the paper provides an overview of applications of these devices in cardiology, dermatology, electrophysiology, and sweat diagnostics, with an emphasis on how these systems may replace conventional clinical tools. The review concludes with an outlook on current challenges and opportunities for future research directions in wearable health monitoring.
中文翻译：
皮肤实验室：用于可穿戴健康监控的可伸缩电子设备的回顾
皮肤是人体最大的器官，它提供了一个诊断界面，其中包含来自内部器官，血管，肌肉和真皮/表皮的重要生物信号。柔软，灵活且可拉伸的电子设备提供了一种新颖的平台，可以与软组织进行交互，以进行机器人反馈和控制，再生医学以及持续的健康监测。在这里，我们引入“皮肤上的实验室”一词来描述一组具有类似于皮肤的物理特性（例如厚度，热质量，弹性模量和水蒸气渗透性）的电子设备。这些设备可以共形地层压在表皮上，以减轻运动伪影和传统的刚性电子设备产生的机械性能不匹配，同时提供准确的，无创的，长期的，并持续进行健康监测。具有更高级功能和更高可靠性的软传感器的设计和制造方面的最新进展表明，这些设备即将从研究实验室转变为临床环境。关于这些进展，本文的第一部分回顾了软电子产品中使用的材料，设计策略和电源系统。接下来，本文概述了这些设备在心脏病学，皮肤病学，电生理学和汗液诊断中的应用，重点是这些系统如何替代传统的临床工具。回顾总结了对可穿戴式健康监测的当前挑战和未来研究方向的机遇。具有更高级功能和更高可靠性的软传感器的设计和制造方面的最新进展表明，这些设备即将从研究实验室转变为临床环境。关于这些进展，本文的第一部分回顾了软电子产品中使用的材料，设计策略和电源系统。接下来，本文概述了这些设备在心脏病学，皮肤病学，电生理学和汗液诊断中的应用，重点是这些系统如何替代传统的临床工具。回顾总结了对可穿戴式健康监测的当前挑战和未来研究方向的机遇。具有更高级功能和更高可靠性的软传感器的设计和制造方面的最新进展表明，这些设备即将从研究实验室转变为临床环境。关于这些进展，本文的第一部分回顾了软电子产品中使用的材料，设计策略和电源系统。接下来，本文概述了这些设备在心脏病学，皮肤病学，电生理学和汗液诊断中的应用，重点是这些系统如何替代传统的临床工具。回顾总结了对可穿戴式健康监测的当前挑战和未来研究方向的机遇。关于这些进展，本文的第一部分回顾了软电子产品中使用的材料，设计策略和电源系统。接下来，本文概述了这些设备在心脏病学，皮肤病学，电生理学和汗液诊断中的应用，重点是这些系统如何替代传统的临床工具。回顾总结了对可穿戴式健康监测的当前挑战和未来研究方向的机遇。关于这些进展，本文的第一部分回顾了软电子产品中使用的材料，设计策略和电源系统。接下来，本文概述了这些设备在心脏病学，皮肤病学，电生理学和汗液诊断中的应用，重点是这些系统如何替代传统的临床工具。回顾总结了对可穿戴式健康监测的当前挑战和未来研究方向的机遇。
更新日期：2017-09-26
中文翻译：
皮肤实验室：用于可穿戴健康监控的可伸缩电子设备的回顾
皮肤是人体最大的器官，它提供了一个诊断界面，其中包含来自内部器官，血管，肌肉和真皮/表皮的重要生物信号。柔软，灵活且可拉伸的电子设备提供了一种新颖的平台，可以与软组织进行交互，以进行机器人反馈和控制，再生医学以及持续的健康监测。在这里，我们引入“皮肤上的实验室”一词来描述一组具有类似于皮肤的物理特性（例如厚度，热质量，弹性模量和水蒸气渗透性）的电子设备。这些设备可以共形地层压在表皮上，以减轻运动伪影和传统的刚性电子设备产生的机械性能不匹配，同时提供准确的，无创的，长期的，并持续进行健康监测。具有更高级功能和更高可靠性的软传感器的设计和制造方面的最新进展表明，这些设备即将从研究实验室转变为临床环境。关于这些进展，本文的第一部分回顾了软电子产品中使用的材料，设计策略和电源系统。接下来，本文概述了这些设备在心脏病学，皮肤病学，电生理学和汗液诊断中的应用，重点是这些系统如何替代传统的临床工具。回顾总结了对可穿戴式健康监测的当前挑战和未来研究方向的机遇。具有更高级功能和更高可靠性的软传感器的设计和制造方面的最新进展表明，这些设备即将从研究实验室转变为临床环境。关于这些进展，本文的第一部分回顾了软电子产品中使用的材料，设计策略和电源系统。接下来，本文概述了这些设备在心脏病学，皮肤病学，电生理学和汗液诊断中的应用，重点是这些系统如何替代传统的临床工具。回顾总结了对可穿戴式健康监测的当前挑战和未来研究方向的机遇。具有更高级功能和更高可靠性的软传感器的设计和制造方面的最新进展表明，这些设备即将从研究实验室转变为临床环境。关于这些进展，本文的第一部分回顾了软电子产品中使用的材料，设计策略和电源系统。接下来，本文概述了这些设备在心脏病学，皮肤病学，电生理学和汗液诊断中的应用，重点是这些系统如何替代传统的临床工具。回顾总结了对可穿戴式健康监测的当前挑战和未来研究方向的机遇。关于这些进展，本文的第一部分回顾了软电子产品中使用的材料，设计策略和电源系统。接下来，本文概述了这些设备在心脏病学，皮肤病学，电生理学和汗液诊断中的应用，重点是这些系统如何替代传统的临床工具。回顾总结了对可穿戴式健康监测的当前挑战和未来研究方向的机遇。关于这些进展，本文的第一部分回顾了软电子产品中使用的材料，设计策略和电源系统。接下来，本文概述了这些设备在心脏病学，皮肤病学，电生理学和汗液诊断中的应用，重点是这些系统如何替代传统的临床工具。回顾总结了对可穿戴式健康监测的当前挑战和未来研究方向的机遇。
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