香港理工鄭子劍/南科大林苑菁團隊 Sci. Adv.：基于織物單片集成的無線表皮生物傳感腕帶的最新研究進展
2023-11-15 來源：高分子科技
近日，香港理工大學鄭子劍課題組與南方科技大學林苑菁課題組在柔性可穿戴傳感器件領(lǐng)域取得研究進展，相關(guān)研究以“A Monolithically Integrated In-textile Wristband for Wireless Epidermal Biosensing”在國際頂級期刊Science Advances上發(fā)表。南科大-港理工2021級聯(lián)培博士生馬小浩為論文第一作者，林苑菁（南方科技大學深港微電子學院，助理教授）和鄭子劍（香港理工大學，講席教授）為共同通訊作者。
汗液含有許多生物標志物，包括電解質(zhì)、代謝物、氨基酸和激素，對這些生物標志物的持續(xù)監(jiān)測可以實現(xiàn)早期疾病的發(fā)現(xiàn)和管理。另一方面，電子織物由于其獨特的舒適性和透氣性，在汗液生物傳感中具有很大的潛力。然而，織物固有電阻大且電子集成度低，現(xiàn)有的方法通常只將傳感器集成在織物上，而無法實現(xiàn)整個電子系統(tǒng)的高兼容性集成互連。聚合物輔助金屬沉積 (PAMD)作為一種低成本、高產(chǎn)出的工藝可用來制造高導電的紡織品（紡織品電導率與塊金屬在同一個數(shù)量級）。PAMD工藝為制造用于柔性傳感的電子織物系統(tǒng)提供了新思路。
作者報導了一種混合集成在單層織物上的手環(huán)，用于實時無線檢測汗液中的生物標志物。通過PAMD工藝與改良的雙面光刻技術(shù)在單層織物上實現(xiàn)了與傳統(tǒng)印刷電路板(PCB)一樣的電路圖案（圖1）。基于特別設(shè)計的電路圖案，制造了由以下三部分組成的手環(huán)：用于離子檢測的高選擇性傳感器，用于信號提取和處理的電路，以及用于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃{牙模塊和應用App。集成的手環(huán)可在0.3-40 mM范圍內(nèi)連續(xù)監(jiān)測汗液鉀離子濃度，精確度達到0.994，實現(xiàn)了可靠的無線實時表皮生物傳感。此外，該手環(huán)具有79 mm s-1的優(yōu)異透氣性和270 g m-2day-1的透濕性，比商業(yè)醫(yī)用膠帶和柔性電子產(chǎn)品中常用的彈性體還高出一個數(shù)量級以上，從而確保佩戴舒適性（圖2）。這項工作作為一種制造可穿戴電子織物的獨特策略，在移動健康和遠程醫(yī)療等方面具有巨大潛力。
論文鏈接：https://www.science.org/doi/pdf/10.1126/sciadv.adj2763
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（責任編輯：xu）
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