汗液作为一种非侵入性且易于获取的生物液体，因其包含丰富的生物标志物（例如电解质、代谢物和激素），已成为健康监测的重要工具。汗液中的这些标志物反映了个体的生理状态，因此，能够提供实时的生理数据。在传统的健康监测方法中，单一模式的传感器通常无法全面获取个体的生理状态，而多功能可穿戴传感器能够结合多种传感技术，实现对多个生理指标的同时监测，即多模态汗液分析。
东北师范大学研究人员基于多 功能可穿戴传感器技术的最新进展，汇总了该技术在健康监测中的创新应用。文章从多 功能可穿戴传感器的基本概念和背景入手，建立了整体框架，明确阐述了多 功能可穿戴传感器相较于传统单模态传感器的优势，特别是在健康监测的多个领域。通过对比不同类型传感器的局限性，作者详细说明了多 功能可穿戴传感器如何克服这些挑战，尤其是在信号集成、数据处理和能量管理方面的创新。
图1：多 功能可穿戴传感器设计框架
在介绍多 功能可穿戴传感器的技术特点后，重点转向其核心技术——先进材料的应用。文章深入探讨了水凝胶、MXene和石墨烯等新型材料在传感器中的使用，结合具体应用案例，展示了这些材料如何提升传感器性能。水凝胶材料凭借其优异的生物兼容性和柔性，能够在可穿戴设备中提供舒适且高效的生理监测功能；而MXene和石墨烯则因其卓越的导电性和可调表面化学特性，进一步提高了传感器的灵敏度和稳定性。
图2：展示了多功能可穿戴传感器的设计与应用
通过这一部分的讨论，读者能够深入理解这些材料在多 功能可穿戴传感器设计中的关键作用，使得传感器能够同时监测多种生理参数，例如葡萄糖、钠、皮质醇等，实现多模态汗液分析。为了进一步阐明这些技术的应用，文章展示了多 功能可穿戴传感器在实际健康监测中的效果。这些传感器不仅能够实时监测血糖、盐分等重要生物标志物，还能捕捉运动状态、温度变化等物理信号，为全面的健康管理提供可靠数据支持。通过这些应用示例，综述强调了多 功能传感器在疾病早期预警、个性化健康管理和运动健康监测中的巨大潜力。
在讨论完多 功能可穿戴传感器的技术和应用后，文章进一步分析了能量管理在传感器长期稳定工作中的重要性。自供电系统和能量收集技术成为解决这一问题的关键，文章详细介绍了这些技术如何确保传感器能够在连续健康监测过程中长时间运行。通过自供电系统，传感器解决了传统设备在长时间监测中的电池问题，提升了设备的便捷性和可靠性。而能量收集技术的应用，则使得这些设备能够通过汗液、运动等外部能量源获得持续动力，从而提升了系统的可持续性。
最后，该综述文章展望了多 功能可穿戴传感器未来的发展方向，特别是在智能化和个性化医疗领域的应用前景。随着材料科学、微电子技术和数据处理算法的进一步进步，未来的传感器将能够更加精准地捕捉多种生理信号，并实时反馈健康数据，从而帮助用户进行更加科学的健康管理。文章总结时指出，未来的研究将更加注重提升传感器的灵敏度、稳定性、低功耗特性和长期佩戴的舒适性，并强调跨学科合作在推动可穿戴领域进步中的关键作用。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.4c03396
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