可穿戴式柔性贴片生物传感器

可穿戴式柔性贴片生物传感器融合柔性电子、生物传感、微流体、超声换能、微纳制造、集成电路与无线通信等技术，可与人体皮肤稳定贴合，对组织液、汗液及深层血管中的生理和生化信息进行连续监测。相比指尖采血、袖带式血压计和医院集中检测设备，柔性贴片具有非侵入、舒适便携、连续监测和多参数融合等优势，可应用于慢性病管理、运动健康监测及心脑血管疾病风险评估。

团队现已形成非植入式连续血糖监测贴片、柔性超声血压连续监测贴片两个主要产品方向。

一、非植入式连续血糖监测贴片

全球糖尿病患者数量持续增长，连续血糖监测是糖尿病诊疗和健康管理的重要基础。现有指尖血糖仪需要反复采血，难以获得连续变化信息；主流微针式连续血糖监测设备仍需将传感器植入皮下，长期佩戴可能产生疼痛、异物感及皮肤刺激。

团队面向无创、连续和个体化血糖监测需求，研究基于反向离子电渗组织液提取与柔性表皮电化学传感的非植入式连续血糖监测贴片。该贴片可从皮肤表面提取含有葡萄糖等生物标志物的组织液，并利用集成化柔性传感器完成原位检测。通过同步监测pH、温度、离子浓度和皮肤阻抗，可对皮肤状态变化及汗液干扰进行补偿，提高不同使用者和不同佩戴状态下的检测稳定性。

研究内容：

1. 1.研制柔性葡萄糖、pH、离子、温度及皮肤阻抗传感器，实现多种生理参数的一体化检测。

2. 2.研究反向离子电渗组织液提取机理、提取电极和皮肤界面调控方法，提高组织液提取效率与长期稳定性。

3. 3.开发多参数校正、延迟补偿及个体化血糖推测方法，研制低功耗采集电路、无线传输模块和可穿戴仪器。

目前，团队已完成柔性血糖传感器及非植入式连续血糖监测仪样机研制，并开展临床试验和成果转化工作。

参考文献：

[1] Zhu W, Yu H, Li W, et al. pH calibration allows accurate glucose detection in interstitial fluid via reverse iontophoresis. Nature Communications, 2025, 16: 10413.

[2] Zhang X, Pu Z, Zhu W, et al. Wide-linearity flexible OFET biosensors for wearable biomarkers detection. Talanta, 2025, 295: 128294.

[3] Zhu W, Yu H, Pu Z, et al. Effect of interstitial fluid pH on transdermal glucose extraction by reverse iontophoresis. Biosensors and Bioelectronics, 2023, 235: 115406.

二、柔性超声血压连续监测贴片

血压、脉搏波和血流速度是评价心血管功能的重要参数。传统袖带式血压计只能进行间断测量，难以连续记录夜间、运动及日常活动过程中的血压变化；刚性超声探头体积较大，且需要专业人员手持操作，不适合长期佩戴。

团队以柔性超声换能器贴片为技术路线，研究可贴附于颈部等测量位置的连续血压监测系统。柔性超声贴片向深层动脉发射超声信号，并接收血管壁和血细胞产生的回波，通过分析回波传播时间、血管直径变化和多普勒频移，可获得心率、血压、脉搏波及血流速度等血流动力学参数。

研究内容：

1. 1.研究柔性超声换能器阵列、微机械超声换能器及柔性互连结构，实现贴片与人体曲面的稳定贴合。

2. 2.研制自粘附声阻抗匹配水凝胶层，改善超声贴片与皮肤之间的声学耦合，降低运动和长时间佩戴造成的信号波动。

3. 3.开发低功耗超声激励、回波接收、多通道采集及无线传输电路，实现血压、脉搏波和血流速度的连续测量与显示。

据现有项目资料，系统已完成柔性换能器、声学耦合层及便携式采集电路研制，血压监测误差目标小于5 mmHg，正在结合标准设备开展测试与优化。

课题组相关参考文献：

[4] Zhang C, Ouyang W, Zhang L, Li D. A dual-mode fiber-shaped flexible capacitive strain sensor fabricated by direct ink writing technology for wearable and implantable health monitoring applications. Microsystems & Nanoengineering, 2023, 9: 158.