Published February 23, 2023 | Version v1
Publication Open

Mechanically Active Materials and Devices for Bio‐Interfaced Pressure Sensors—A Review

  • 1. Peking University
  • 2. Northwestern University
  • 3. Neurological Surgery

Description

Abstract Pressures generated by external forces or by internal body processes represent parameters of critical importance in diagnosing physiological health and in anticipating injuries. Examples span intracranial hypertension from traumatic brain injuries, high blood pressure from poor diet, pressure‐induced skin ulcers from immobility, and edema from congestive heart failure. Pressures measured on the soft surfaces of vital organs or within internal cavities of the body can provide essential insights into patient status and progression. Challenges lie in the development of high‐performance pressure sensors that can softly interface with biological tissues to enable safe monitoring for extended periods of time. This review focuses on recent advances in mechanically active materials and structural designs for classes of soft pressure sensors that have proven uses in these contexts. The discussions include applications of such sensors as implantable and wearable systems, with various unique capabilities in wireless continuous monitoring, minimally invasive deployment, natural degradation in biofluids, and/or multiplexed spatiotemporal mapping. A concluding section summarizes challenges and future opportunities for this growing field of materials and biomedical research.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تمثل الضغوط المجردة الناتجة عن قوى خارجية أو عن عمليات الجسم الداخلية معايير ذات أهمية حاسمة في تشخيص الصحة الفسيولوجية وفي توقع الإصابات. تشمل الأمثلة ارتفاع ضغط الدم داخل الجمجمة من إصابات الدماغ الرضحية، وارتفاع ضغط الدم من سوء التغذية، وتقرحات الجلد الناجمة عن الضغط من الجمود، والوذمة من قصور القلب الاحتقاني. يمكن أن توفر الضغوط المقاسة على الأسطح الرخوة للأعضاء الحيوية أو داخل التجاويف الداخلية للجسم رؤى أساسية حول حالة المريض وتقدمه. تكمن التحديات في تطوير مستشعرات ضغط عاليةالأداء يمكنها التفاعل بهدوء مع الأنسجة البيولوجية لتمكين المراقبة الآمنة لفترات طويلة من الزمن. تركز هذه المراجعة على التطورات الحديثة في المواد النشطة ميكانيكيًا والتصميمات الهيكلية لفئات مستشعرات الضغط اللين التي أثبتت استخداماتها في هذه السياقات. تشمل المناقشات تطبيقات أجهزة الاستشعار مثل الأنظمة القابلة للزرع والقابلة للارتداء، مع قدرات فريدة مختلفة في المراقبة اللاسلكية المستمرة، والانتشار الأقل بضعاً، والتدهور الطبيعي في السوائل الحيوية، و/أو رسم الخرائط المكانية والزمانية المتعددة. يلخص القسم الختامي التحديات والفرص المستقبلية لهذا المجال المتنامي من المواد والبحوث الطبية الحيوية.

Translated Description (French)

Résumé Les pressions générées par des forces externes ou par des processus internes du corps représentent des paramètres d'une importance critique dans le diagnostic de la santé physiologique et dans l'anticipation des blessures. Les exemples couvrent l'hypertension intracrânienne due à des lésions cérébrales traumatiques, l'hypertension artérielle due à une mauvaise alimentation, les ulcères cutanés induits par la pression dus à l'immobilité et l'œdème dû à une insuffisance cardiaque congestive. Les pressions mesurées sur les surfaces molles des organes vitaux ou dans les cavités internes du corps peuvent fournir des informations essentielles sur l'état et la progression du patient. Les défis résident dans le développement de capteurs de pression hauteperformance qui peuvent s'interfacer doucement avec les tissus biologiques pour permettre une surveillance sûre pendant de longues périodes. Cette revue se concentre sur les progrès récents dans les matériaux mécaniquement actifs et les conceptions structurelles pour les classes de capteurs de pression souples qui ont fait leurs preuves dans ces contextes. Les discussions comprennent des applications de tels capteurs tels que des systèmes implantables et portables, avec diverses capacités uniques dans la surveillance continue sans fil, le déploiement mini-invasif, la dégradation naturelle dans les biofluides et/ou la cartographie spatio-temporelle multiplexée. Une section finale résume les défis et les opportunités futures pour ce domaine croissant de la recherche sur les matériaux et la biomédecine.

Translated Description (Spanish)

Resumen Las presiones generadas por fuerzas externas o por procesos internos del cuerpo representan parámetros de importancia crítica en el diagnóstico de la salud fisiológica y en la previsión de lesiones. Los ejemplos abarcan la hipertensión intracraneal por lesiones cerebrales traumáticas, la presión arterial alta por una dieta deficiente, las úlceras cutáneas inducidas por la presión por inmovilidad y el edema por insuficiencia cardíaca congestiva. Las presiones medidas en las superficies blandas de los órganos vitales o dentro de las cavidades internas del cuerpo pueden proporcionar información esencial sobre el estado y la progresión del paciente. Los desafíos radican en el desarrollo de sensores de presión de altorendimiento que puedan interactuar suavemente con los tejidos biológicos para permitir un monitoreo seguro durante largos períodos de tiempo. Esta revisión se centra en los avances recientes en materiales mecánicamente activos y diseños estructurales para clases de sensores de presión blandos que tienen usos comprobados en estos contextos. Las discusiones incluyen aplicaciones de sensores tales como sistemas implantables y portátiles, con varias capacidades únicas en monitoreo continuo inalámbrico, despliegue mínimamente invasivo, degradación natural en biofluidos y/o mapeo espaciotemporal multiplexado. Una sección final resume los desafíos y las oportunidades futuras para este creciente campo de materiales e investigación biomédica.

Files

adma.202205609.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c69dced4444e27c9bd48c0eadb4b8e89
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
المواد والأجهزة النشطة ميكانيكيًا لأجهزة استشعار الضغط البيني الحيوي- مراجعة
Translated title (French)
Matériaux et dispositifs mécaniquement actifs pour capteurs de pression bio‐interfacés - Examen
Translated title (Spanish)
Materiales y dispositivos mecánicamente activos para sensores de presión deinterfaz biológica: una revisión

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4290998822
DOI
10.1002/adma.202205609

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1192608131
  • https://openalex.org/W1541263549
  • https://openalex.org/W1677210263
  • https://openalex.org/W1755543174
  • https://openalex.org/W193405166
  • https://openalex.org/W1961837825
  • https://openalex.org/W1963661486
  • https://openalex.org/W1964711379
  • https://openalex.org/W1964979261
  • https://openalex.org/W1965011608
  • https://openalex.org/W1965604007
  • https://openalex.org/W1966835255
  • https://openalex.org/W1968411153
  • https://openalex.org/W1971149086
  • https://openalex.org/W1974441517
  • https://openalex.org/W1989172022
  • https://openalex.org/W1991007702
  • https://openalex.org/W1995042675
  • https://openalex.org/W1995334462
  • https://openalex.org/W1999009097
  • https://openalex.org/W1999584240
  • https://openalex.org/W2000634863
  • https://openalex.org/W2003450985
  • https://openalex.org/W2004835256
  • https://openalex.org/W2007301821
  • https://openalex.org/W2013896105
  • https://openalex.org/W2018169419
  • https://openalex.org/W2024263001
  • https://openalex.org/W2030699080
  • https://openalex.org/W2032423464
  • https://openalex.org/W2036484700
  • https://openalex.org/W2039519879
  • https://openalex.org/W2044330180
  • https://openalex.org/W2047102736
  • https://openalex.org/W2048899261
  • https://openalex.org/W2050238643
  • https://openalex.org/W2051563495
  • https://openalex.org/W2052434974
  • https://openalex.org/W2055111146
  • https://openalex.org/W2055542322
  • https://openalex.org/W2057181310
  • https://openalex.org/W2058307871
  • https://openalex.org/W2063954622
  • https://openalex.org/W2066427957
  • https://openalex.org/W2067627063
  • https://openalex.org/W2073442815
  • https://openalex.org/W2074683688
  • https://openalex.org/W2074746802
  • https://openalex.org/W2076131235
  • https://openalex.org/W2077633778
  • https://openalex.org/W2078835847
  • https://openalex.org/W2081009679
  • https://openalex.org/W2083032272
  • https://openalex.org/W2088590611
  • https://openalex.org/W2089123823
  • https://openalex.org/W2092875971
  • https://openalex.org/W2093859620
  • https://openalex.org/W2095904636
  • https://openalex.org/W2097880175
  • https://openalex.org/W2103979104
  • https://openalex.org/W2106707841
  • https://openalex.org/W2107997727
  • https://openalex.org/W2114682092
  • https://openalex.org/W2115006939
  • https://openalex.org/W2115489808
  • https://openalex.org/W2120343285
  • https://openalex.org/W2120486607
  • https://openalex.org/W2133710113
  • https://openalex.org/W2135380777
  • https://openalex.org/W2142794393
  • https://openalex.org/W2144495230
  • https://openalex.org/W2146538427
  • https://openalex.org/W2146703650
  • https://openalex.org/W2155310328
  • https://openalex.org/W2155723826
  • https://openalex.org/W2158417770
  • https://openalex.org/W2159505440
  • https://openalex.org/W2162940682
  • https://openalex.org/W2164025253
  • https://openalex.org/W2167714921
  • https://openalex.org/W2168100296
  • https://openalex.org/W2196923767
  • https://openalex.org/W2232240732
  • https://openalex.org/W2253367195
  • https://openalex.org/W2257462343
  • https://openalex.org/W2264088247
  • https://openalex.org/W2268125433
  • https://openalex.org/W2273640051
  • https://openalex.org/W2285640456
  • https://openalex.org/W2285888619
  • https://openalex.org/W2286933417
  • https://openalex.org/W2293653799
  • https://openalex.org/W2300653931
  • https://openalex.org/W2323734260
  • https://openalex.org/W2327160382
  • https://openalex.org/W2409711034
  • https://openalex.org/W2413204798
  • https://openalex.org/W2475336171
  • https://openalex.org/W2512244452
  • https://openalex.org/W2514793173
  • https://openalex.org/W2521842664
  • https://openalex.org/W2522007538
  • https://openalex.org/W2532290765
  • https://openalex.org/W2559093299
  • https://openalex.org/W2560030413
  • https://openalex.org/W2569886169
  • https://openalex.org/W2588934015
  • https://openalex.org/W2590103265
  • https://openalex.org/W2593247569
  • https://openalex.org/W2593635697
  • https://openalex.org/W2597406694
  • https://openalex.org/W2604168466
  • https://openalex.org/W2646285395
  • https://openalex.org/W2734595361
  • https://openalex.org/W2740293840
  • https://openalex.org/W2743928486
  • https://openalex.org/W2747780986
  • https://openalex.org/W2756113469
  • https://openalex.org/W2758811157
  • https://openalex.org/W2766083960
  • https://openalex.org/W2768123168
  • https://openalex.org/W2768267412
  • https://openalex.org/W2770045479
  • https://openalex.org/W2771611118
  • https://openalex.org/W2780082732
  • https://openalex.org/W2785597507
  • https://openalex.org/W2786094213
  • https://openalex.org/W2787736195
  • https://openalex.org/W2788045153
  • https://openalex.org/W2792408677
  • https://openalex.org/W2793495996
  • https://openalex.org/W2795422834
  • https://openalex.org/W2796368594
  • https://openalex.org/W2797845948
  • https://openalex.org/W2799344841
  • https://openalex.org/W2800604190
  • https://openalex.org/W2803680755
  • https://openalex.org/W2884200047
  • https://openalex.org/W2884637828
  • https://openalex.org/W2887155492
  • https://openalex.org/W2887648913
  • https://openalex.org/W2887716624
  • https://openalex.org/W2888774122
  • https://openalex.org/W2889095086
  • https://openalex.org/W2889574849
  • https://openalex.org/W2889983411
  • https://openalex.org/W2890544273
  • https://openalex.org/W2891386968
  • https://openalex.org/W2891821958
  • https://openalex.org/W2895553259
  • https://openalex.org/W2896049517
  • https://openalex.org/W2898110890
  • https://openalex.org/W2898184466
  • https://openalex.org/W2901061669
  • https://openalex.org/W2901110287
  • https://openalex.org/W2903415715
  • https://openalex.org/W2904885888
  • https://openalex.org/W2905797997
  • https://openalex.org/W2907538915
  • https://openalex.org/W2910086439
  • https://openalex.org/W2910773195
  • https://openalex.org/W2911737149
  • https://openalex.org/W2914493171
  • https://openalex.org/W2917989266
  • https://openalex.org/W2920038160
  • https://openalex.org/W2921760816
  • https://openalex.org/W2926989958
  • https://openalex.org/W2936593025
  • https://openalex.org/W2945440470
  • https://openalex.org/W2946031578
  • https://openalex.org/W2946364559
  • https://openalex.org/W2947434510
  • https://openalex.org/W2947994566
  • https://openalex.org/W2949750251
  • https://openalex.org/W2950932995
  • https://openalex.org/W2955270139
  • https://openalex.org/W2955524567
  • https://openalex.org/W2955678149
  • https://openalex.org/W2955888413
  • https://openalex.org/W2957613877
  • https://openalex.org/W2957751827
  • https://openalex.org/W2967066958
  • https://openalex.org/W2968661453
  • https://openalex.org/W2972179720
  • https://openalex.org/W2973115856
  • https://openalex.org/W2973569033
  • https://openalex.org/W2979362253
  • https://openalex.org/W2979796094
  • https://openalex.org/W2986781381
  • https://openalex.org/W2990398634
  • https://openalex.org/W2995120291
  • https://openalex.org/W2996512277
  • https://openalex.org/W2998275855
  • https://openalex.org/W2999408882
  • https://openalex.org/W2999960303
  • https://openalex.org/W3002857364
  • https://openalex.org/W3003126813
  • https://openalex.org/W3004314617
  • https://openalex.org/W3006263630
  • https://openalex.org/W3006550515
  • https://openalex.org/W3006995648
  • https://openalex.org/W3007646960
  • https://openalex.org/W3010321375
  • https://openalex.org/W3011651715
  • https://openalex.org/W3013076318
  • https://openalex.org/W3018781675
  • https://openalex.org/W3026001226
  • https://openalex.org/W3032202362
  • https://openalex.org/W3033187654
  • https://openalex.org/W3034339738
  • https://openalex.org/W3042916504
  • https://openalex.org/W3048073612
  • https://openalex.org/W3048243984
  • https://openalex.org/W3048592613
  • https://openalex.org/W3083738679
  • https://openalex.org/W3088723136
  • https://openalex.org/W3093447201
  • https://openalex.org/W3093809222
  • https://openalex.org/W3098138708
  • https://openalex.org/W3098287426
  • https://openalex.org/W3099447764
  • https://openalex.org/W3101262183
  • https://openalex.org/W3101286707
  • https://openalex.org/W3110075270
  • https://openalex.org/W3112227450
  • https://openalex.org/W3112665924
  • https://openalex.org/W3116255267
  • https://openalex.org/W3118204119
  • https://openalex.org/W3120076521
  • https://openalex.org/W3126095363
  • https://openalex.org/W3127225202
  • https://openalex.org/W3128825830
  • https://openalex.org/W3128935756
  • https://openalex.org/W3130265077
  • https://openalex.org/W3130589561
  • https://openalex.org/W3137334297
  • https://openalex.org/W3142413863
  • https://openalex.org/W3145834777
  • https://openalex.org/W3153919089
  • https://openalex.org/W3157186650
  • https://openalex.org/W3158004858
  • https://openalex.org/W3162837522
  • https://openalex.org/W3171804290
  • https://openalex.org/W3176454367
  • https://openalex.org/W3176858703
  • https://openalex.org/W3180368765
  • https://openalex.org/W3185770377
  • https://openalex.org/W3188862360
  • https://openalex.org/W3191801814
  • https://openalex.org/W3193659330
  • https://openalex.org/W3202348803
  • https://openalex.org/W3204018631
  • https://openalex.org/W3204390887
  • https://openalex.org/W3204447954
  • https://openalex.org/W3208959854
  • https://openalex.org/W3213438757
  • https://openalex.org/W4200372112
  • https://openalex.org/W4205251249
  • https://openalex.org/W4212842305
  • https://openalex.org/W4220720077
  • https://openalex.org/W4220782641
  • https://openalex.org/W4221003361
  • https://openalex.org/W4221056281
  • https://openalex.org/W4224015761
  • https://openalex.org/W4224241053
  • https://openalex.org/W4224303446
  • https://openalex.org/W4224983989
  • https://openalex.org/W4229000069
  • https://openalex.org/W4231206292
  • https://openalex.org/W4241320250
  • https://openalex.org/W4254063018
  • https://openalex.org/W4254531944
  • https://openalex.org/W4255613143
  • https://openalex.org/W4281635836
  • https://openalex.org/W4282912956
  • https://openalex.org/W4285596291
  • https://openalex.org/W431271489