可穿戴传感器的最新进展(2)

2019-08-09  未知 admin

如果在聚合物基板上开发可穿戴传感器，就需要相应的制造工艺。该技术应该考虑到基板的化学特性和热性能，并且能够实现成本效益高的大规模制造。

打印技术是最具潜力的制造方法，它可以用最少的工序，就将液相合成的功能材料沉积在所需位置。由于在开发过程中，材料得到了有效利用，以及其按需打印的特性，都使这项技术更具竞争力。与传统的硅基板相比，各种材料沉积在不同的基板上，能覆盖更大的区域。

打印技术的主要优势在于：较低的材料成本、更少的工业废物以及低成本的制造技术等。用于打印的墨水材料通常是溶解在合适溶剂里的纳米分散剂，根据不同印刷技术的处理要求，技术人员会调整其流变特性。

由于纳米材料具有更高的比表面积，因此非常适合用于制作传感器。在柔性基板上打印电子元件扩大了传感系统的应用领域，特别是可穿戴生物传感器，它可用于实时监测生物液体和生理活动。

在这一基础上，打印可穿戴电子产品成了主要的发展趋势。采用新技术将传感器直接植入人体，或者以可穿戴设备的形式，来监测各种与人类健康相关的生物标志物。

可穿戴传感器：持续监测健康状况，改善医疗保健系统

可穿戴传感器和电子产品发展迅速，特别是在健康监测、娱乐、时尚等领域，引起了人们的极大关注。其中，研究的重点在于开发生物传感器，它可以很容易地集成到可穿戴设备或基板上，用于持续监测健康状况。

研究人员预计，可穿戴传感器可改善医疗保健系统。特别是对于老年人和慢性病患者来说，因为他们需要持续的监测。图3介绍了传感机制，通过无线传输设备将可穿戴系统连接起来，然后将连接到人体的传感器生成的原始数据进行处理并远程传输给医学专家。

这些传感器大多用于监测生物体液，特别是汗液，也可以选择性地监测葡萄糖、乳酸、胆固醇和酸碱度等。汗液传感器还可用于检测各种生物分子和盐浓度。对于人类生理活动的监测，如脉搏、水合/脱水、温度、运动、压力等，也值得关注。

通过分析呼吸状况，也可以监测生物标志物，因为它与呼吸速率、深部体温、酒精含量以及呼出的挥发性有机化合物有关。大多数可穿戴生物传感器有一个单独的检测部件，它能够同时监测这些不同的生物标志物，而无需医生进行诊断。

利用具有生物相容性的材料和基板，可直接将传感器=植入到人的表层皮肤，或者将传感器整合到织入纺织纤维或作为可穿戴设备一部分的基板中。传感和互连设备主要由液相合成的功能材料制成，这些材料在打印过程中很容易成型，这是一种非常经济有效的制造方法。传感器与数据读出和信号调理电路相连接，使数据最终能够通过无线通信工具传输给计算中心或数据分析专家。

在大多数情况下，研究人员会选择手持移动设备，作为监控单个对象的计算工具。当需要分析多位用户的数据时，数据会被上传到云端，生成专家意见后再传回给用户。

目前，在聚合物基板上打印传感器的异构集成技术，引起了研究人员的关注，而现有的电子设备可以让数据处理和通信过程更快，纳米材料的最新发展使打印有相似基板的多功能传感器成为可能。