西安交大【AFM】综述健康监测领域可穿戴变色传感器研究进展

随着“健康中国”建设持续推进、人民健康水平不断提高、城市建设的数字化发展以及基本医疗服务的广泛普及，人们对自身健康状况的管理需求和大众医疗的期许不断提升，已不再止于有病看病，而是希望随时随地了解自身健康状况。

可穿戴健康监测设备能够实时对生理信号进行分析判断，为满足人们这一需求带来契机。但是，大多数用于可穿戴健康监测设备的柔性电子器件是将生理信号转化为电信号，需要大量外部仪器设备收集分析，操作过程繁琐。可穿戴变色传感器为解决这一问题带来曙光，其无需大量外部仪器设备分析收集各类生理信号，可实时将生理信号直接转变为肉眼可见的光学信号，监测方式简便易行。

许多可穿戴设备会通过改变颜色来监测皮肤生理信号，这些信号可以用肉眼直接识别，为患者/医生感知刺激提供简单直接的传感/映射路径。在过去的十年中，基于变色的健康监测引领了可穿戴设备的发展，这是因为它们与可穿戴电子器件比起来具有很多优点，例如易读取、快速响应、可逆性、低成本和制造程序简单等。由于变色响应材料在外部刺激（例如，机械力、湿度、光、电压及温度）下可产生肉眼可见的颜色变化，可将其用作传感元件去监测表皮生理信号。但是，变色可穿戴传感的发展仍处于萌芽阶段，需要解决许多问题，例如与皮肤贴合度低、视觉信号干扰、连续监测时间短和耐用性差。

鉴于此，西安交通大学徐峰教授课题组总结了一系列可以在温度、pH、光和电场等因素刺激下变色的材料，以及将其集成在可穿戴表皮传感器上，作为健康监测的应用。生理信号通常分为三个部分，即物理信号、电生理信号和化学信号，三种信号与健康状况高度相关，也可以集成到一个单一平台中进行多生理信号监测。此外，还对这些变色可穿戴监测设备的制备、最新进展及应用进行了总结和讨论，并提出了新一代可穿戴设备面临的挑战和机遇。

相关研究成果以《用于健康监测中可穿戴表皮传感的具有可调节光学特性的材料》（Materials with Tunable Optical Properties for Wearable Epidermal Sensing in Health Monitoring）为题在线发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。该论文由西安交通大学、香港中文大学、牛津大学、中国人民解放军空军军医大学及西安医学院的通力协作下完成。论文的第一作者为生命学院仿生工程与生物力学研究所韩斐助理教授，西安交通大学徐峰教授为通讯作者，论文第一单位为生物医学信息工程教育部重点实验室。

该研究工作得到了国家自然科学基金、西安交通大学基本科研业务费、陕西省自然科学基金以及中国博士后科学基金面上项目等的资助。

来源：西安交大

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202109055

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