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近日，來(lái)自南通大學(xué)和廣東醫(yī)科大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)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(shè)備這一近年來(lái)跨學(xué)科快速發(fā)展的領(lǐng)域，從材料學(xué)創(chuàng)新、傳感與能量管理技術(shù)，到數(shù)據(jù)處理與人工智能驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用，系統(tǒng)梳理了該方向的最新進(jìn)展。
文章不僅總結(jié)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(shù)突破（如PPG、EEG、EMG），以及AI在個(gè)性化醫(yī)療中的作用。作者特別強(qiáng)調(diào)了傳感器柔性不足、監(jiān)管體系滯后、數(shù)據(jù)安全與大規(guī)模生產(chǎn)等尚待解決的挑戰(zhàn)，旨在為未來(lái)的臨床可轉(zhuǎn)化路徑提供參考。
01 面臨問(wèn)題 隨著技術(shù)與醫(yī)療的深度融合，靈活可穿戴醫(yī)療設(shè)備的快速發(fā)展為醫(yī)療領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的改變。然而，傳統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備通常是剛性的，長(zhǎng)時(shí)間佩戴會(huì)帶來(lái)明顯的不適感，這對(duì)于需要持續(xù)監(jiān)測(cè)生命體征的慢性病患者來(lái)說(shuō)尤其痛苦。例如，糖尿病患者需要頻繁地指尖采血來(lái)檢測(cè)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(jì)，難以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)測(cè)。 另一方面，遠(yuǎn)程醫(yī)療與居家康復(fù)的興起，也迫切需要能無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)、連續(xù)地采集健康數(shù)據(jù)的設(shè)備。然而，現(xiàn)有產(chǎn)品往往面臨靈活性不足、佩戴不適、數(shù)據(jù)處理能力有限等問(wèn)題，在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)安全性和大規(guī)模生產(chǎn)等方面仍面臨許多挑戰(zhàn)。 圖1: 柔性可穿戴設(shè)備的四種應(yīng)用場(chǎng)景 02 關(guān)鍵突破 本綜述系統(tǒng)梳理了材料、傳感、能量與數(shù)據(jù)層面的多維突破。 材料層面，液態(tài)金屬因其流動(dòng)性與高導(dǎo)電性，成為構(gòu)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(kāi)發(fā)了一種具有2145 ± 122 S/cm導(dǎo)電性的超疏水電子紡織品，能夠在0%至200%的應(yīng)變范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)關(guān)節(jié)彎曲、呼吸和脈搏變化。此外，Zhuang et al. 開(kāi)發(fā)的液態(tài)金屬微電極能夠在300%的應(yīng)變下保持極低的電阻變化，且能夠精確捕捉神經(jīng)信號(hào)，表現(xiàn)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(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電穩(wěn)定性上展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，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(dǎo)電性，電導(dǎo)率達(dá)3.5×10? S/m，可準(zhǔn)確記錄心電信號(hào)。水凝膠作為柔性基底，憑借類軟組織的力學(xué)性質(zhì)和良好皮膚親和性，也被應(yīng)用于應(yīng)變傳感與傷口監(jiān)測(cè)，其中“CareGum”復(fù)合水凝膠在24,000%拉伸下仍能正常工作，導(dǎo)電率提升10倍，并在仿生手套中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)手勢(shì)識(shí)別。 在傳感技術(shù)方面，血壓傳感器通過(guò)壓電薄膜實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)，在35名受試者中與傳統(tǒng)血壓計(jì)測(cè)量差異僅±6 mmHg；Lopez-Goldo等人開(kāi)發(fā)的干式EEG電極，通過(guò)微針尖接觸或電容耦合等多種機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)濕電極超過(guò)90%的Alpha節(jié)律信號(hào)相關(guān)性，以及超過(guò)85%的頻譜一致性；汗液血糖監(jiān)測(cè)平臺(tái)通過(guò)毛細(xì)管微流體學(xué)和自供能酶電傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)汗液中葡萄糖濃度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，其檢測(cè)靈敏度為0.5 μA/mM；光學(xué)血糖傳感器則在2000組樣本中實(shí)現(xiàn)了99.75%的臨床可接受準(zhǔn)確率。 圖2: 文中提及的傳感技術(shù) 大規(guī)模人群研究方面，美國(guó)Fitbit基于光體積描記法（PPG）采集的心率數(shù)據(jù)覆蓋超過(guò)45萬(wàn)人群，算法在房顫?rùn)z測(cè)中的陽(yáng)性預(yù)測(cè)值達(dá)98%以上，展現(xiàn)了柔性可穿戴設(shè)備在公共健康篩查中的潛力。此外，腦電（EEG）與肌電（EMG）監(jiān)測(cè)也被納入柔性傳感平臺(tái)，采用新型微電極材料和表面電極，確保在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下信號(hào)依然接近臨床標(biāo)準(zhǔn)。 圖3：靈活可穿戴醫(yī)療設(shè)備的未來(lái)技術(shù)路線圖 03 重要意義 靈活可穿戴醫(yī)療設(shè)備不僅提升了慢性疾病管理的效率，也為精準(zhǔn)醫(yī)療和遠(yuǎn)程醫(yī)療提供了新的解決方案。它們的優(yōu)勢(shì)不僅在于“無(wú)創(chuàng)”和“連續(xù)”，更在于將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為臨床有用的信息，從而提升預(yù)防、診斷和管理的效率。 然而，未來(lái)如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)，如何建立完善的監(jiān)管和數(shù)據(jù)安全框架，如何在不同人群和臨床環(huán)境中驗(yàn)證長(zhǎng)期可行性等問(wèn)題仍具有挑戰(zhàn)性。這些問(wèn)題需要材料科學(xué)家、工程師、醫(yī)生和政策制定者的多方協(xié)作。盡管如此，這一領(lǐng)域的快速發(fā)展無(wú)疑將成為智能醫(yī)療的重要支撐，推動(dòng)醫(yī)療從“被動(dòng)治療”逐漸轉(zhuǎn)向“主動(dòng)健康管理”，其臨床價(jià)值與社會(huì)意義都值得持續(xù)關(guān)注。 參考材料： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123225006514 特別聲明：智慧醫(yī)療網(wǎng)轉(zhuǎn)載其他網(wǎng)站內(nèi)容，出于傳遞更多信息而非盈利之目的，同時(shí)并不代表贊成其觀點(diǎn)或證實(shí)其描述，內(nèi)容僅供參考。版權(quán)歸原作者所有，若有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。 凡來(lái)源注明智慧醫(yī)療網(wǎng)的內(nèi)容為智慧醫(yī)療網(wǎng)原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載需獲授權(quán)。
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