近日，來自南通大學和廣東醫(yī)科大學的研究團隊在《Journal of Advanced Research》上發(fā)表的綜述文章，聚焦柔性可穿戴醫(yī)療設備這一近年來跨學科快速發(fā)展的領域，從材料學創(chuàng)新、傳感與能量管理技術，到數據處理與人工智能驅動的應用，系統梳理了該方向的最新進展。
文章不僅總結了碳納米材料、液態(tài)金屬和水凝膠等前沿材料在提升柔性與生物相容性方面的突破，也深入討論各種核心傳感技術突破（如PPG、EEG、EMG），以及AI在個性化醫(yī)療中的作用。作者特別強調了傳感器柔性不足、監(jiān)管體系滯后、數據安全與大規(guī)模生產等尚待解決的挑戰(zhàn)，旨在為未來的臨床可轉化路徑提供參考。
01 面臨問題 隨著技術與醫(yī)療的深度融合，靈活可穿戴醫(yī)療設備的快速發(fā)展為醫(yī)療領域帶來了革命性的改變。然而，傳統的醫(yī)療設備通常是剛性的，長時間佩戴會帶來明顯的不適感，這對于需要持續(xù)監(jiān)測生命體征的慢性病患者來說尤其痛苦。例如，糖尿病患者需要頻繁地指尖采血來檢測血糖，不僅疼痛且操作繁瑣；高血壓患者則依賴于笨重的袖帶式血壓計，難以實現24小時的動態(tài)血壓監(jiān)測。 另一方面，遠程醫(yī)療與居家康復的興起，也迫切需要能無創(chuàng)、實時、連續(xù)地采集健康數據的設備。然而，現有產品往往面臨靈活性不足、佩戴不適、數據處理能力有限等問題，在實現長期穩(wěn)定性、數據安全性和大規(guī)模生產等方面仍面臨許多挑戰(zhàn)。 圖1: 柔性可穿戴設備的四種應用場景 02 關鍵突破 本綜述系統梳理了材料、傳感、能量與數據層面的多維突破。 材料層面，液態(tài)金屬因其流動性與高導電性，成為構建可拉伸電路的理想選擇。例如Sun et al. 采用了含有鎵銦合金（EGaIn）的液態(tài)金屬作為傳感材料，開發(fā)了一種具有2145 ± 122 S/cm導電性的超疏水電子紡織品，能夠在0%至200%的應變范圍內監(jiān)測關節(jié)彎曲、呼吸和脈搏變化。此外，Zhuang et al. 開發(fā)的液態(tài)金屬微電極能夠在300%的應變下保持極低的電阻變化，且能夠精確捕捉神經信號，表現出非常高的生物相容性。碳納米材料（如碳納米管、石墨烯）則在機械強度和導電穩(wěn)定性上展現優(yōu)勢，例如有研究的碳納米管薄膜在2000次彎折后仍保持幾乎不變的導電性，電導率達3.5×10? S/m，可準確記錄心電信號。水凝膠作為柔性基底，憑借類軟組織的力學性質和良好皮膚親和性，也被應用于應變傳感與傷口監(jiān)測，其中“CareGum”復合水凝膠在24,000%拉伸下仍能正常工作，導電率提升10倍，并在仿生手套中實現精準手勢識別。 在傳感技術方面，血壓傳感器通過壓電薄膜實現毫秒級響應，在35名受試者中與傳統血壓計測量差異僅±6 mmHg；Lopez-Goldo等人開發(fā)的干式EEG電極，通過微針尖接觸或電容耦合等多種機制，實現了與傳統濕電極超過90%的Alpha節(jié)律信號相關性，以及超過85%的頻譜一致性；汗液血糖監(jiān)測平臺通過毛細管微流體學和自供能酶電傳感器，實現了對汗液中葡萄糖濃度的實時檢測，其檢測靈敏度為0.5 μA/mM；光學血糖傳感器則在2000組樣本中實現了99.75%的臨床可接受準確率。 圖2: 文中提及的傳感技術 大規(guī)模人群研究方面，美國Fitbit基于光體積描記法（PPG）采集的心率數據覆蓋超過45萬人群，算法在房顫檢測中的陽性預測值達98%以上，展現了柔性可穿戴設備在公共健康篩查中的潛力。此外，腦電（EEG）與肌電（EMG）監(jiān)測也被納入柔性傳感平臺，采用新型微電極材料和表面電極，確保在運動狀態(tài)下信號依然接近臨床標準。 圖3：靈活可穿戴醫(yī)療設備的未來技術路線圖 03 重要意義 靈活可穿戴醫(yī)療設備不僅提升了慢性疾病管理的效率，也為精準醫(yī)療和遠程醫(yī)療提供了新的解決方案。它們的優(yōu)勢不僅在于“無創(chuàng)”和“連續(xù)”，更在于將數據轉化為臨床有用的信息，從而提升預防、診斷和管理的效率。 然而，未來如何實現大規(guī)模穩(wěn)定生產，如何建立完善的監(jiān)管和數據安全框架，如何在不同人群和臨床環(huán)境中驗證長期可行性等問題仍具有挑戰(zhàn)性。這些問題需要材料科學家、工程師、醫(yī)生和政策制定者的多方協作。盡管如此，這一領域的快速發(fā)展無疑將成為智能醫(yī)療的重要支撐，推動醫(yī)療從“被動治療”逐漸轉向“主動健康管理”，其臨床價值與社會意義都值得持續(xù)關注。 參考材料： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123225006514 特別聲明：智慧醫(yī)療網轉載其他網站內容，出于傳遞更多信息而非盈利之目的，同時并不代表贊成其觀點或證實其描述，內容僅供參考。版權歸原作者所有，若有侵權，請聯系我們刪除。 凡來源注明智慧醫(yī)療網的內容為智慧醫(yī)療網原創(chuàng)，轉載需獲授權。
