智能織物因其柔軟、透氣、貼膚等特性，能夠與皮膚表面穩(wěn)定耦合，是構(gòu)建非侵入式、持續(xù)性生理監(jiān)測通道的理想載體。將其與汗液生物傳感技術(shù)集成，可實現(xiàn)多種代謝指標(biāo)的無創(chuàng)監(jiān)測，在個性化醫(yī)療與慢性病管理中具有重要應(yīng)用價值。然而，現(xiàn)有系統(tǒng)多依賴高溫或劇烈運動誘導(dǎo)汗液分泌，難以適應(yīng)靜息狀態(tài)下如老年人、臥床患者或久坐人群的監(jiān)測需求。同時，界面耦合不穩(wěn)定、電化學(xué)信號衰減等問題亦制約了其長期連續(xù)運行的可靠性，成為可穿戴健康監(jiān)測系統(tǒng)實用化的主要技術(shù)瓶頸。

近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）何思斯教授聯(lián)合南方科技大學(xué)丘龍斌助理教授及中南林業(yè)科技大學(xué)羅勇鋒教授，提出了一種集成自主電刺激與多重電化學(xué)傳感功能的智能織物系統(tǒng)，可在靜息狀態(tài)下實現(xiàn)自主汗液誘導(dǎo)與多指標(biāo)穩(wěn)定監(jiān)測。該系統(tǒng)基于柔性水凝膠構(gòu)建皮膚友好型離子電滲單元，配合優(yōu)化的電子媒介層，有效提升了傳感界面穩(wěn)定性與響應(yīng)一致性，實現(xiàn)了6小時的連續(xù)穩(wěn)定監(jiān)測。該文章以“An autonomous fabric electrochemical biosensor for efficient health monitoring”為題發(fā)表在《國家科學(xué)評論》（National Science Review）。

圖1. 集成自主刺激的織物電化學(xué)生物傳感系統(tǒng)示意圖。

圖2. 基于柔性離子電滲電極的出汗誘導(dǎo)單元的性能優(yōu)化與表征。

圖3. 用于多重汗液生物傳感的電化學(xué)織物的優(yōu)化與評估。

圖4. 電化學(xué)織物生物傳感系統(tǒng)在日常交叉活動中的實時汗液監(jiān)測。

該研究開發(fā)了一種舒適性優(yōu)異的離子電滲電化學(xué)織物生物傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備超過6小時的長期連續(xù)穩(wěn)定性。通過基于皮膚界面穩(wěn)定的離子電滲水凝膠單元，優(yōu)化界面阻抗以實現(xiàn)低電流刺激，從而有效誘導(dǎo)汗液分泌。此外，在生物傳感纖維上引入了具有高穩(wěn)定性的電子媒介層設(shè)計，有效緩解了普魯士藍(lán)電子媒介層的長期降解問題，進而實現(xiàn)了生物傳感纖維在6小時內(nèi)的長期穩(wěn)定性，確保了監(jiān)測結(jié)果的可靠性。這種策略成功實現(xiàn)了自主汗液采樣、動態(tài)傳感分析以及無線數(shù)據(jù)通信，為可靠的健康監(jiān)測提供了技術(shù)支持。

來源: 《中國科學(xué)》雜志社