医疗健康物联网白皮书（103页）

随着柔性技术的不断进步，柔性传感器越来越受到医疗健康物联网的重视，尤其是可穿戴医疗健康 设备。柔性电子器件是一种把电子器件安装在柔性、可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术的统称， 在一定范围内进行弯曲、折叠、拉伸、压缩等形变后，仍能保持工作能力的电子器件。可穿戴产品无法 与皮肤共形贴合，监测能力遭遇了天花板，精准度和灵敏度都受到了考验。把传统的刚性器件变得柔软， 使之更加贴合于皮肤、更适合佩戴后，监测或诊断结果会更加精确。因此，近年来，柔性传感器在人体体 征监测方面应用广泛，不仅可以监测如血压、脉搏、体温等与人类健康有关的基本生理参数，而且能够 对心电、脑电、神经等各类电信号进行监测。 生物传感器也是未来医疗健康物联网传感技术的一大趋势。可穿戴设备以其对人体生理信息动态、 连续及实时的监控对我们的日常生活产生了广泛影响。不过，目前已经商业化的可穿戴设备主要实现心 电图（ECG）和光电容积图（PPG）测量心率，分别属于电化学和光学生物传感器类型。生物传感器则通 过无创测量体液中的生化标志物来反映生理状态。这些生物标志物主要包括汗液、泪液、唾液和间质液， 以及体液中的代谢物、细菌及激素等。无创的方式意味着取样过程可以随时方便地进行，且不用担心有 创取样可能导致的伤害或感染。以糖尿病患者为例，无创方式取样可以使得每日例行的血糖采集不再需 要有创采血过程，体验提升巨大。 生物传感器依赖于高度特异的生物受体。

这些生物受体能够在生理条件下识别复杂样品中的目标生 物标记物及相关浓度。这一技术的推广也要求对体液的生化组成有深入的了解，如汗液或眼泪的生化组 成及其与血液化学的关系。另外，为了实现不造成佩戴者不适前提下的无创采样，生物传感器还需要使 用先进的材料和设计，从而提供必要的灵活性和延展性。目前，可穿戴生物传感器主要分为三类，分别 是表皮可穿戴生物传感器、眼部可穿戴生物传感器和口腔可穿戴生物传感器。 生物传感器目前正处于研发验证中，其成功转化以及概念验证在商业市场上面临着与其基本操作功 能相关的几个障碍。首先，可穿戴设备必须克服在不受控制的条件下长时间工作造成的稳定性问题、采 样生物体液成分造成的生物污染以及生物识别组分本身固有的不稳定性。第二，设备必须能够在无需经 常重新校准的前提下可靠地运行。因此，传感器的制备必须保证高的生物受体稳定性，以保持响应的准 确性和可靠性。第三，还需要适当的流体取样系统，如微流控，以实现在传感器上提供生物体液的有效 传输，确保可再现的、准确的信号，以及可忽略的样本污染。这种先进的流体系统还可以促进多步骤生 物亲和测定，特别是对免疫测定而言。如果要用于长时间使用的可穿戴设备，免疫传感器的再生是另一 个需要克服的主要挑战。最后，完全集成化的可穿戴生物传感平台需要结合具有供电的无线电子设备， 以便数据处理和信号的安全传输。