UCLA陳俊教授 Chem. Soc. Rev. 封面: 用于個(gè)性化醫(yī)療保健的壓電納米發(fā)電機(jī)
柔性壓電納米發(fā)電機(jī)的發(fā)展在過(guò)去十年中經(jīng)歷了快速發(fā)展，并正在成為未來(lái)最先進(jìn)的個(gè)性化醫(yī)療保健的技術(shù)基礎(chǔ)。由于其高效的機(jī)械到電能轉(zhuǎn)換、易于實(shí)施和自供電特性，這些設(shè)備在主動(dòng)傳感、電刺激治療以及人體生物力學(xué)能量收集領(lǐng)域進(jìn)行大量創(chuàng)新的醫(yī)療保健應(yīng)用。本文全面回顧了用于個(gè)性化醫(yī)療保健的壓電納米發(fā)電機(jī)（PENG）。在簡(jiǎn)要介紹了壓電效應(yīng)的基礎(chǔ)原理之后，還系統(tǒng)地討論了材料工程策略、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及以人體為中心的能量收集、傳感和治療應(yīng)用。此外，還詳細(xì)概述了利用壓電納米發(fā)電機(jī)進(jìn)行自供電生物電子學(xué)和個(gè)性化醫(yī)療保健的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。
隨著傳感和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的顯著進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)不再局限于在計(jì)算機(jī)、手機(jī)等傳統(tǒng)智能設(shè)備上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。如今，新的技術(shù)平臺(tái)也可以將這些交互能力擴(kuò)展到日常物體和個(gè)人，并逐漸形成涵蓋人類生活越來(lái)越多不同方面的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 范式。新興的納米技術(shù)和材料科學(xué)本身也推動(dòng)了柔性生物電子學(xué)的發(fā)展。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，智能可穿戴設(shè)備已廣泛應(yīng)用于健康監(jiān)測(cè)、人機(jī)融合、人工智能和許多其他應(yīng)用。該領(lǐng)域已成為科學(xué)界和工業(yè)界的青睞。更具體地說(shuō)，隨著 5G 技術(shù)的快速發(fā)展，可穿戴生物電子可以相互連接形成傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而為個(gè)性化醫(yī)療提供大數(shù)據(jù)洞察，具有深遠(yuǎn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響。近年來(lái)，隨著醫(yī)療保健，診斷模型逐漸從以醫(yī)院為中心轉(zhuǎn)向以患者為中心，極大地促進(jìn)了可穿戴生物電子技術(shù)在個(gè)性化醫(yī)療保健方面的發(fā)展。定制的柔性可穿戴傳感器可用于監(jiān)測(cè)身體活動(dòng)，生命體征，甚至像冠狀病毒這樣的傳染病，為個(gè)人提供了無(wú)創(chuàng)且有吸引力的動(dòng)態(tài)健康評(píng)估和個(gè)性化醫(yī)療。
可穿戴生物電子學(xué)能夠?qū)?dāng)前以疾病治療為中心的醫(yī)療保健系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐约膊☆A(yù)防和健康監(jiān)測(cè)為重點(diǎn)的個(gè)性化模式。其中，可穿戴傳感器可以從人體捕獲有價(jià)值的信息實(shí)現(xiàn)人體健康監(jiān)測(cè)，是成熟的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng) (IoMT) 系統(tǒng)的核心組件之一。然而，為這些可穿戴設(shè)備提供持續(xù)穩(wěn)定的電源仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)上，標(biāo)準(zhǔn)供電方式依賴于電池，電子設(shè)備配備獨(dú)立電源以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。有效應(yīng)對(duì)此類挑戰(zhàn)的一種方法是開(kāi)發(fā)自供電傳感器？梢岳蒙钪械纳锪W(xué)能量，如：身體活動(dòng)、心臟/肺運(yùn)動(dòng)、血液循環(huán)等形式，將這些能量轉(zhuǎn)化為電能，預(yù)期將可穿戴設(shè)備與傳統(tǒng)電池的有限壽命和頻繁更換相分離，最終允許用于自供電操作。特別是對(duì)于植入式設(shè)備，自供電設(shè)備可以有效防止需要更換電源的二次手術(shù)，提供了巨大的優(yōu)勢(shì)和重要的應(yīng)用前景。
有幾種技術(shù)可以將這些生物力學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，包括但不限于壓電效應(yīng)（PENGs），摩擦電效應(yīng)（TENG）,磁彈性效應(yīng)（MEG），和電磁效應(yīng)。其中，基于壓電效應(yīng)的壓電納米發(fā)電機(jī)（PENGs）自 2006年發(fā)明以來(lái)，因其固有的特性而備受關(guān)注。作為壓電材料，PENGs具有簡(jiǎn)單的工程結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能的可逆轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)高效的機(jī)電耦合、快速響應(yīng)。PENG 不僅可以作為能量收集器，還可以提供主動(dòng)傳感能力，包括觸覺(jué)傳感、應(yīng)力或應(yīng)變傳感、聲學(xué)傳感等形式。當(dāng)附著在人體上時(shí)，PENGs 可以監(jiān)測(cè)人體活動(dòng)的微弱生理信號(hào)，包括脈搏檢測(cè)、呼吸監(jiān)測(cè)、組織彈性模量計(jì)算、血流監(jiān)測(cè)等。除了這些應(yīng)用之外，產(chǎn)生的電力還廣泛用于原位電刺激、細(xì)胞活性調(diào)節(jié)、組織再生和藥物輸送。近年來(lái)，隨著新材料的出現(xiàn)隨著新加工技術(shù)的發(fā)展，PENG技術(shù)發(fā)展迅速，在能源、傳感和治療領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。
本綜述旨在突出和涵蓋在能源、傳感和治療三個(gè)領(lǐng)域的近期 PENG 進(jìn)展，重點(diǎn)關(guān)注其在個(gè)性化醫(yī)療保健中的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用（圖 1）。為了更好地促進(jìn)對(duì) PENG 及其在醫(yī)療保健中的應(yīng)用的理解，他們開(kāi)始回顧并簡(jiǎn)要介紹了PENG的基礎(chǔ)物理工作原理。隨后，介紹了一些典型的壓電材料，包括無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料、壓電復(fù)合材料和天然壓電材料。進(jìn)一步涵蓋了各種基于壓電材料的生物電子學(xué)的研究進(jìn)展以及現(xiàn)實(shí)生活中的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包括在體能量收集、傳感和電刺激治療。在最后一節(jié)中，詳細(xì)概述了將 PENGs 用于個(gè)性化醫(yī)療保健的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。
圖 1：用于個(gè)性化醫(yī)療保健的 PENG，包括人體相關(guān)的能量收集、自供電傳感和電刺激治療。
圖 2：壓電材料和壓電性。 (a) 影響壓電元件的力的方向。d33 (b) 和 d31 (c) 工作模式示意圖。(d)無(wú)機(jī)壓電材料ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)模型。(e) 有機(jī)壓電聚合物 PVDF 的 α 相和 β 相結(jié)構(gòu)。(f) M13 噬菌體的天然壓電材料。
圖3 PENGs的材料工程和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。無(wú)機(jī)：圖案化 ZnO 納米棒的 SEM 圖像（左）。比例尺，2 μm。組裝后的硒納米線的 SEM 圖像（右）。比例尺，10 μm。有機(jī)物：PVDF 納米纖維的 SEM 圖像（左）。比例尺，5 μm。P(VDF-TrFE) 微柱的 SEM 圖像（右）。比例尺，30 μm。自然：蜘蛛絲結(jié)構(gòu)示意圖（左）。單外殼蛋白示意圖（右）。復(fù)合材料：展示 PVDF-鈮酸鹽基 PENG 結(jié)構(gòu)的示意圖（左）。示意圖表示基于 P(VDF-TrFE)/BNNTs 納米復(fù)合微柱的 PENG 的結(jié)構(gòu)（右）。晶體管PENG 示意圖（左）。帶有交叉電極的 PENG 示意圖（右）。彎曲：可拉伸 PVDF 電子紋身的示意圖（左）和照片（右）。紡織品：基于 PVDF 的紡織品示意圖（左）？椢 PENG 的示意圖（右）。3D 結(jié)構(gòu)：超低剛度 PVDF 細(xì)觀結(jié)構(gòu)（左）和帶電極的 3D PVDF 細(xì)觀結(jié)構(gòu)（右）的 SEM 圖像。比例尺，500 μm。
圖 4 基于無(wú)機(jī)壓電材料的能量收集。 (a) 基于 ZnO 納米線的 PENG 連接到人類食指并用手指彎曲的示意圖。(b) PENG 的 I-V 特性。插圖說(shuō)明了 PENG 的示意圖及其關(guān)于測(cè)量系統(tǒng)的連接配置。(c) 當(dāng)手指周期性地來(lái)回彎曲時(shí)，PENG 產(chǎn)生的開(kāi)路電壓。(d) 使用柔性 PZT 能量收集器的可穿戴應(yīng)用的示意圖。(e) 使用 LLO 方法制備柔性 PZT 薄膜基 PENG 的工藝示意圖。(f) 用鑷子彎曲的柔性 PZT 能量收集器的照片。比例尺，1 厘米。(g) 用手指彎曲的壓電復(fù)合材料的照片和彈性骨架上壓電復(fù)合材料的橫截面 SEM 圖像。比例尺，50 μm。(h) 不同植入部位的示意圖。(i) 來(lái)自不同注入位點(diǎn)的串聯(lián)（上）和并聯(lián)（下）模式注入的 PENG 的輸出性能。
圖 5 基于有機(jī)壓電材料的能量收集。 (a) 制備介孔壓電 PVDF 薄膜的示意圖。(b) 粘附在手指表面的介孔 PVDF 薄膜的照片。(c) 基于排列的納米纖維和 3D 叉指電極的 PENG 示意圖。(d) PDMS 中凹槽橫截面的顯微照片。比例尺，500 μm。(e) 緩慢行走的人產(chǎn)生的輸出電壓。(f) 包裹在主動(dòng)脈上時(shí)在體內(nèi)使用的 PENG 示意圖。(g) 該裝置的照片顯示其柔韌性并包裹在豬的升主動(dòng)脈上（上部）。器件的輸出電壓隨不同的壓力應(yīng)用而變化（下半部分）。 (h) 收縮壓高于 140 mmHg 時(shí) PENG 點(diǎn)亮 LCD 的系統(tǒng)圖和照片。
圖 6 基于壓電復(fù)合材料的能量收集。 (a) 3D 互連壓電陶瓷泡沫基 PENG 的示意圖。(b) 大面積 3D 壓電復(fù)合材料的照片。比例尺，5 厘米。(c) 3D壓電復(fù)合材料在不同拉伸應(yīng)變下的輸出電壓。(d) 所提出的 β 相形成機(jī)制的示意圖。(e) 核殼壓電納米纖維的 TEM 圖像。比例尺，500 nm。(f) 單個(gè)電子皮膚單元的示意圖。(g) 基于分層 PZT 陶瓷框架和 P(VDF-TrFE) 涂層膜的 HIPT 復(fù)合材料的示意圖，以銅網(wǎng)作為電極。(h) 具有 3D 插層電極的基于 Sm-PMN-PT 的 PENG 的示意圖。(i) 用于關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)能量收集的制造電子皮膚的概念驗(yàn)證說(shuō)明。
圖 7 基于自然壓電材料的能量收集。 (a) 用四種谷氨酸進(jìn)行生物工程修飾后的壓電 M13 噬菌體結(jié)構(gòu)示意圖。（ b ）通過(guò)單層的軸向方向描繪具有隨機(jī)混合偶極子的噬菌體的壓電特性的示意圖。(c) 垂直排列的 M13 噬菌體組裝的強(qiáng)制滲透示意圖。(d) 由多孔模板中的重復(fù)滲透控制的噬菌體納米柱形成的示意圖。（e）蜘蛛絲結(jié)構(gòu)示意圖（左）。天然蜘蛛絲的 SEM 圖像（右上）。比例尺，20 μm。蜘蛛絲的地形圖（右下）。(f) PENG 在外力作用下產(chǎn)生的輸出電壓。(g) 3 個(gè)串聯(lián)單元產(chǎn)生的電力立即點(diǎn)亮綠色和藍(lán)色 LED。(h) 非極化 ESM 的極化和電場(chǎng)曲線。(i) 與壓力相關(guān)的輸出電壓。(j) 晶片大小的壓電甘氨酸-PVA 薄膜的數(shù)碼照片。
圖 8 能量收集和存儲(chǔ)的集成。 (a) 集成在 1 μm 薄聚對(duì)二甲苯基板上的一系列超柔性器件的方案。(b) 用于收集生物力學(xué)能量的超柔性 PENG 的照片。比例尺，1 厘米。(c) 納米復(fù)合膜在生物運(yùn)動(dòng)下的能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存示意圖。(d) PENG和鋰離子電池混合的自充電電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(e) 自充電電池的橫截面 SEM 圖像（左下角）。比例尺，30 μm。對(duì)齊的 TiO2 納米管的放大圖（右下角）。比例尺，1 μm。插圖是納米管的頂視圖 SEM 圖像。比例尺，200 nm。(f) 顯示柔性自充電電池設(shè)計(jì)的示意圖。(g) 通過(guò)手指按壓充電的柔性自充電電池的照片（上部）。一個(gè)典型的自充電和相應(yīng)的放電過(guò)程（下圖）。(h) 基于硅氧烷的自充電電池的示意圖。
圖 9 用于人體運(yùn)動(dòng)感應(yīng)的 PENG。(a) 超薄納米發(fā)電機(jī)作為追蹤眼球運(yùn)動(dòng)的自供電皮膚傳感器。(b) 在參與者進(jìn)行面部動(dòng)作（例如右臉頰抽搐）時(shí)分析皮膚應(yīng)變。左側(cè)的圖像顯示應(yīng)變圖作為人類參與者使用傳感器（左）和不使用傳感器（右）的結(jié)果示例，顯示最小主應(yīng)變（頂部）和最大主應(yīng)變（底部）。(c) 基于壓電陶瓷剪紙的頸部運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電信號(hào)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(d) 多級(jí)感覺(jué)矩陣的示意圖。(e) 附在手掌上的四列多傳感器的照片圖像，用于捕捉手彎曲和手指抬起的運(yùn)動(dòng)（上圖）和相應(yīng)的傳感信號(hào)（下圖）。(f) 智能腕帶在各種手腕運(yùn)動(dòng)下的輸出信號(hào)。(g) 用于肌肉行為監(jiān)測(cè)的三維分級(jí)聯(lián)鎖 PVDF/ZnO 纖維基 PENG 示意圖。比例尺，1 μm。(h) 不同步行方向的小腿反應(yīng)幅度（右腿）與另一條小腿反應(yīng)幅度（左腿）的比值。
圖 10 用于人機(jī)交互的 PENG。 (a) 基于豇豆結(jié)構(gòu)的 PVDF/ZnO 納米纖維的自供電壓電傳感器示意圖，用于遠(yuǎn)程控制手勢(shì)。(b) 包含納米纖維薄膜和單根納米纖維的設(shè)計(jì)裝置示意圖。(c) 以不同角度彎曲產(chǎn)生的開(kāi)路電壓。(d) 交互式人機(jī)界面閉環(huán)系統(tǒng)示意圖。(e) 透明壓電運(yùn)動(dòng)傳感器和電觸覺(jué)刺激器的圖像（插圖）。比例尺，20 毫米。(f) 由透明運(yùn)動(dòng)傳感器（第一行）和夾具上的壓力傳感器（第二行）獲取的檢測(cè)信號(hào)。
圖 11 用于生命體征傳感的 PENG。 (a) 基于 PZT 薄膜的自供電壓力傳感器的制造過(guò)程示意圖。（ b ）由結(jié)締組織增強(qiáng)的肌肉纖維和制成的肌肉纖維啟發(fā)壓電紡織品的示意圖。(c) PWV 計(jì)算示意圖。(d) 用于 PWV 計(jì)算的頸股動(dòng)脈脈搏波形。(e) 深呼吸過(guò)程中吸氣和呼氣期間的肱動(dòng)脈脈搏波形。(f) 使用 FEP/Ecoflex/FEP 夾層結(jié)構(gòu)壓電駐極體薄膜的脈沖傳感裝置示意圖。(g) 模擬真實(shí)醫(yī)生的傳統(tǒng)中醫(yī)脈搏采集方案，使用三指與脈搏感應(yīng)系統(tǒng)在寸、關(guān)、尺位置。(h) 分別為女性和男性志愿者在寸、關(guān)和池位置測(cè)量的典型脈搏波形。
圖 12 用于體外生物力學(xué)傳感的 PENG。(a) 基于具有拉伸主導(dǎo)微架構(gòu)的 3D 打印柔性壓電晶格的無(wú)線自感應(yīng)拳擊手套示意圖。(b) 手套的光學(xué)圖像和力量大小的空間分布，當(dāng)它分別通過(guò)直接打擊和右勾拳擊中墻壁時(shí)。(c) 基于壓印 P(VDF-TrFE) 微柱陣列的柔性壓電三軸觸覺(jué)傳感器示意圖。(d) 三軸觸覺(jué)傳感器在法向力和剪切力下的模擬。(e) 集成自供電足部壓力傳感器陣列的照片和來(lái)自物體的壓力勢(shì)的二維等高線圖映射。(f) 具有超低剛度的 3D 中尺度壓電框架。（g）在大面積（頂部）和小面積（底部）施加壓力的裝置示意圖。(h) 在平方區(qū)域上施加不同外力（深灰色曲線）的時(shí)域輸出電壓（橙色曲線）。
圖 13 用于體內(nèi)生物力學(xué)傳感的 PENG。 (a) 基于 PZT 納米帶的模量傳感器的分解示意圖。(b) 系統(tǒng)示意圖和前臂照片（不帶和帶安裝設(shè)備）。(c) 來(lái)自實(shí)驗(yàn)的代表性數(shù)據(jù)。比例尺，2 厘米。(d) 基于超薄 PZT 執(zhí)行器和傳感器的設(shè)備示意圖。(e) 所述裝置（左，比例尺，5 mm）和放置在生物組織上的裝置（右，比例尺，2 mm）的光學(xué)圖像。(f) 活體大鼠體內(nèi)模量測(cè)量的光學(xué)圖像和結(jié)果以及解釋后相同器官的離體結(jié)果。比例尺，1 毫米。 (g) 可植入傳感器在組織（豬心臟）表面的潛在應(yīng)用。比例尺，1 厘米。(h) 不同壓力下豬心臟上傳感器的電壓輸出，以及氣動(dòng)平臺(tái)上的脈沖和類似心跳的輸入（底部）。約克夏豬模型（上）的體內(nèi)評(píng)估中攝入牛奶前后的電壓輸出圖。(i) 基于 PZT 的傳感器與胃內(nèi)經(jīng)皮內(nèi)窺鏡胃造口管的照片。比例尺，1 厘米。
圖 14 用于汗液傳感的 PENG。 (a) 四個(gè)用于汗液分析的自供電可穿戴無(wú)創(chuàng)壓電生物傳感單元。(b) 自供電可穿戴無(wú)創(chuàng)電子皮膚的橫向設(shè)備架構(gòu)圖。(c) 自供電可穿戴無(wú)創(chuàng)電子皮膚的垂直設(shè)備架構(gòu)圖。(d) ZnO 納米線陣列和橋接兩個(gè) Ti 電極的單個(gè) ZnO 納米線的 SEM 圖像。比例尺，10 μm。(e) 改性 ZnO 納米線在純水中通過(guò)施加變形產(chǎn)生的壓電電位。(f) 對(duì)身體和體外測(cè)試的反應(yīng)進(jìn)行比較。
圖 15 用于細(xì)胞活性調(diào)節(jié)的 PENG。 (a) 說(shuō)明影響 PC12 分化的細(xì)胞內(nèi)途徑。(b) 壓電 β-PVDF 膜的超聲刺激示意圖，誘導(dǎo) PC12 細(xì)胞的神經(jīng)元分化。(c) 高度可控微電機(jī)誘導(dǎo)目標(biāo)神經(jīng)干細(xì)胞分化的示意圖。(d) 在具有納米級(jí)條紋陣列的 PVDF 表面上生長(zhǎng)的活細(xì)胞的固有細(xì)胞力。(e) 不同條紋陣列的 PVDF 電學(xué)模擬結(jié)果。(f) 形態(tài)和 NG 細(xì)胞相互作用的 SEM 圖像。比例尺，5 μm（左）和 2 μm（右）。(g) 不同旋轉(zhuǎn)膜的簡(jiǎn)化生成機(jī)制。
圖 16 用于傷口愈合的 PENG。 (a) 在內(nèi)源電場(chǎng)下引發(fā)的傷口愈合機(jī)制示意圖。(b) 電紡 P(VDF-TrFE) 納米纖維支架植入大鼠皮下大腿區(qū)域（上）和縫合后植入部位（下）的圖像。(c) 間歇拉動(dòng)植入支架的電流輸出。(d) L929 成纖維細(xì)胞在激發(fā)的組織培養(yǎng)聚苯乙烯上增殖的條形圖。(e) 用 Ag 電極修飾的 PZP 的示意圖，以測(cè)量機(jī)械彎曲產(chǎn)生的壓電電壓和電流密度。(f) 通過(guò)機(jī)械彎曲對(duì) ZnO NR 單層產(chǎn)生的壓電電壓進(jìn)行量化。 (g) 皮下距離測(cè)量的傷口部位示意圖。(h) 小鼠背部皮膚傷口的照片（左），以及通過(guò)在 PZP 上覆蓋透明薄膜將九層 PZP 放置在傷口上（右）。(i) 治療后 0、3、7 和 10 天的代表性皮膚傷口照片。
圖 17 用于藥物輸送的 PENG。 (a) FeGa@P(VDF-TrFE)核殼納米線示意圖。(b) 兩條納米線的 AFM 圖像，其中 FeGa 由 P(VDF-TrFE) 納米管生長(zhǎng)而成。比例尺，200 nm。(c) 從有和沒(méi)有磁場(chǎng)暴露的 FeGa@P(VDF-TrFE) 核殼納米線獲得的壓電響應(yīng)幅度環(huán)。(d) 核殼納米線在錐形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示意圖。(e) 操縱納米線以遵循心臟的形狀。比例尺，20 μm。(f) 顯示按需給藥實(shí)驗(yàn)的方案。(g) 描述混合納米線與 PDA 和藥物的功能化，然后是磁觸發(fā)藥物釋放的方案。(h) 延時(shí)圖像顯示了在改變磁場(chǎng)參數(shù)時(shí)單個(gè)混合納米細(xì)胞從表面行走游泳模式轉(zhuǎn)變?yōu)閿[動(dòng)運(yùn)動(dòng)。比例尺，15 μm。(i) 顯示在不同磁驅(qū)動(dòng)下，無(wú) PVDF、有 P(VDF-HFP) 和有 P(VDF-TrFE) 的 NW 釋放 RhB 的圖。
圖 18 用于輔助物理治療的 PENG。 (a) 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的說(shuō)話人識(shí)別系統(tǒng)的總體示意圖。(b) 受基底膜啟發(fā)的柔性壓電聲學(xué)傳感器的示意圖。(c) 受基底膜共振結(jié)構(gòu)啟發(fā)的微型 PMAS 的仿生多頻帶控制和移動(dòng)生物特征認(rèn)證的示意圖。(d) 從多通道中選擇的語(yǔ)音頻帶上產(chǎn)生的最高電信號(hào)的示意圖。(e) 多通道柔性壓電聲學(xué)傳感器記錄的標(biāo)準(zhǔn)化女性語(yǔ)音的聲音信號(hào)和相應(yīng)的信號(hào)。 (f) 夾在兩個(gè) Ag NWs 電極之間的透明幾丁質(zhì)揚(yáng)聲器的數(shù)碼照片。比例尺，3 厘米。(g) 硅襯底上幾丁質(zhì)薄膜的晶體圖案。(h) 透明幾丁質(zhì)揚(yáng)聲器的短時(shí)傅里葉變換頻譜圖。
圖 19 用于神經(jīng)刺激的 PENG。 (a) 使用靈活的 PIMNT 收割機(jī)對(duì)小鼠進(jìn)行腦刺激的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)說(shuō)明。(b) 連接到雙極刺激電極的柔性 PIMNT 刺激器的照片，該電極位于 M1 皮層用于電刺激。比例尺，1 厘米。 (c) 用于刺激大鼠坐骨神經(jīng)的無(wú)電池植入系統(tǒng)示意圖。 (d) 用于視網(wǎng)膜電刺激的毫米級(jí)柔性超聲誘導(dǎo)無(wú)線 PENG 的示意圖和設(shè)計(jì)。(e) 植入切除眼球的設(shè)備的光學(xué)圖像，以模擬植入場(chǎng)景。 比例尺，1 厘米。(f) 注入和非注入情況下器件輸出電壓和功率密度的比較。
圖 20 用于醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的 PENG。 該智能系統(tǒng)包括高性能傳感器，可以檢測(cè)各種生理信號(hào)，并通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)將各種生理信號(hào)遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸給醫(yī)生。數(shù)據(jù)分析完成后，醫(yī)生可以通過(guò)患者的體內(nèi)、體側(cè)終端和設(shè)備向患者反饋甚至指導(dǎo)治療，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的個(gè)性化醫(yī)療保健。
本文鏈接：
Piezoelectric nanogenerators for personalized healthcare
W. Deng, Y. Zhou, A. Libanori, G. Chen, W. Yang, J. Chen, Chemical Society Reviews, 51, 3380-3435
https://doi.org/10.1039/D1CS00858G
