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基于电物理治疗的可拉伸电子器件的研究与应用

文献类型:学位论文

作者周赞鑫
答辩日期2025-05
文献子类硕士
授予单位中国科学院大学
授予地点北京
导师李晖凌
关键词电物理治疗,柔性化,弹性可拉伸性,射频治疗,多层级结构
学位专业固体力学
其他题名Research and Application of Stretchable Electronic Devices Based on Electrophysical Therapy
英文摘要

电物理治疗技术由于其非侵入性、可调节性、作用深层、精准性高、操作简 单、适应症状广泛等优势,对于提升患者生活质量、实现智能化治疗具有强力的 推动作用。实现电物理治疗的可穿戴化,不仅能够提高治疗的便捷性和可及性, 而且为实时监测和反馈、个性化治疗的实现提供了技术基础。 1)一种成倍增强可拉伸电子弹性可拉伸性的层压策略。实现或增强可拉伸电 子的弹性可拉伸性是柔性电子领域关注的关键且长期的科学问题。为了增强薄带 式无机可拉伸电子的弹性拉伸性能,本文提出了一种层压策略。该策略通过将厚 有机聚合物层与薄无机层进行层压,迫使可拉伸电子从面外屈曲转变为面内弯曲, 从而提升其拉伸性能。这一机制已通过有限元分析(FEA)和实验得到验证。该 策略操作简便,并可与其他现有策略结合使用。即使集成到高杨氏模量基底上, 该策略仍能显著增强柔性电子器件的弹性拉伸性能,从而使其适用于大应变传感 器等应用场景,例如智能轮胎中的局部应变监测。 2)用于射频治疗的可伸缩电子面膜。为了避免传统射频治疗技术应用于面部 大面积痤疮出现的单点有效治疗时长较短的问题,本文设计并制备了一种用于射 频治疗的可拉伸电子面膜(SEFM-RFT),该产品具有大面积治疗、免提操作和便 携性的优势。为实现对 SEFM-RFT 电极的设计与优化,提出了一种考虑电极形 状和尺寸的阵列式射频加热模型,基于该模型研究了电极的形状和尺寸对射频电 场和温度场分布的影响,并通过FEA进行验证。同时还开发了一种吸附热压包 装技术用于保持与皮肤的紧密接触。动物实验表明,SEFM-RFT减少了81%的皮 损数量,同时通过细菌和组织化学实验证明了其对痤疮恢复的影响。 3)用于微电流理疗的多层级编织结构的导电纺织物。为了实现对基于导电纺 织物的微电流理疗中电学参数精确控制,本文设计并制备了一种用于微电流理疗 的多层级编织结构导电纺织物,该产品具有便携、大面积制备、低成本、高舒适 度等特点。为了实现对微电流的精确预测和控制,首先,提出了一种考虑纱线挤 压作用的勾套结构模型,并通过实验对该模型进行验证;其次,基于该模型对导 电纺织物横向变化过程中电阻变化进行解释分析。通过实验验证了,制备的导电 纺织物具有良好的耐水洗性、耐磨性、透气性、透湿性和保温性。最后,生物实 验表明,该纺织物能有效促进血液循环、刺激新陈代谢、缓解肌肉疲劳;并通过 细胞和组织化学实验证实了其安全性。 本文提出的电物理治疗设备,能够结合传感器与机器学习技术优化治疗效果, 同时拓展应用至慢性疾病管理、健康监测与恢复、运动监测与管理等领域,具有 进一步发展的潜力。

语种中文
源URL[http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/101248]  
专题力学研究所_非线性力学国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
周赞鑫. 基于电物理治疗的可拉伸电子器件的研究与应用[D]. 北京. 中国科学院大学. 2025.

入库方式: OAI收割

来源:力学研究所

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