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监测软组织生物力学在生物医学研究和疾病的临床治疗中具有重要意义。一个重要的焦点是生物集成应变计，它可以在多个方向上跟踪具有变形表面的目标组织的时间依赖性力学。现有的方法提供了有限的灵敏度系数，适合在准静态条件下在特定方向上进行传感。 近日，复旦大学宋恩名/梅永丰&大连理工大学李锐&北京大学韩梦迪团队设计了一种可植入/可穿戴应变计，该应变计集成了多个超薄单晶硅基传感器，排列在不同的方向上，以可拉伸的形式动态监测方向角度敏感的应变。作者通过实验和计算建立了工作原理，并建立了能够在全向尺度上确定应变强度和方向的理论系统。 可穿戴评估范围从心脏脉搏到眼球内眼压监测。该装置可评估活体大鼠心肌梗死及缺氧时的心脏疾患，定位与梗死相关的病理方向，其设计有可能成为运行稳定的生物可降解植入物。这些发现为监测复杂动态生物力学的装置提供了临床意义。![]()
图1 用于软组织生物力学监测的超薄单晶硅纳米带（Si-NR）全向应变计（OSG）装置
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图2 基于Si – NR的OSG器件的传感特性
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图3 基于Si – NR的OSG器件的可生物降解、可拉伸和生物相容性
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图4 可穿戴设备在人体和动物模型机械生理监测中的应用
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图5 体内心脏机械生理监测
- 原文题目：Ultrathin crystalline silicon–based omnidirectional strain gauges for implantable/wearable characterization of soft tissue biomechanics
- 论文共同第一作者：Bofan Hu, Dian Xu, Yuting Shao, Zhongyi Nie
- 原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp8804
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