柔性可穿戴式压力传感设备及其医疗方向应用综述

可穿戴电子设备中的柔性传感材料应用随着科技的发展和人们对便利性的追求，可穿戴电子设备成为一种越来越受欢迎和广泛应用的科技产品。

而在可穿戴电子设备的制造过程中，柔性传感材料的应用起到了重要的作用。

本文将探讨柔性传感材料在可穿戴电子设备中的应用，并分析其带来的优势和挑战。

一、背景介绍可穿戴电子设备是指可以直接佩戴在身体上的智能设备，如智能手环、智能手表等。

它们通常配备了传感器以收集各种有用的数据，并通过无线连接将这些数据传输给用户。

然而，传统的可穿戴电子设备大多采用刚性材料制造，这限制了它们在不同部位的佩戴和使用。

二、柔性传感材料的优势在传感器的设计和制造中，柔性传感材料能够提供很多优势。

首先，柔性传感材料具有较高的柔韧性，可以适应不同形状和曲率的物体表面。

这使得它们能够更好地贴合在人体的皮肤或衣物表面上，提供更准确和可靠的数据采集。

其次，柔性传感材料具有较高的耐久性和可靠性。

由于其自身的柔韧性，柔性传感材料可以更好地应对变形和机械应力，从而提高了设备的使用寿命和可靠性。

此外，柔性传感材料还具有较小的尺寸和重量。

相比之下，刚性材料传感器通常较为笨重，无法提供舒适的佩戴体验。

而柔性传感材料制造的传感器可以更轻薄，更贴近皮肤，提供更加轻便和自然的佩戴感。

三、柔性传感材料在可穿戴电子设备中的应用1. 生理监测柔性传感材料可以用于测量人体的生理指标，如心率、血压、体温等。

通过将柔性传感器嵌入可穿戴设备中，用户可以实时监测自己的身体状况，并采取相应的措施。

这种应用对于健康管理和医疗监护具有重要意义。

2. 动作追踪柔性传感材料还可以用于运动追踪和姿势识别。

通过嵌入在衣物中或贴合在身体表面的柔性传感器，可穿戴设备可以实时记录用户的运动情况和姿势变化。

这对于运动训练和康复治疗具有指导作用。

3. 环境感知柔性传感材料还可以用于环境感知和数据采集。

例如，可穿戴设备可以配备柔性压力传感器，用于监测座椅、床垫等物体的变化，以提供舒适性或提醒用户采取相应的行动。

柔性电子技术在生物医学领域中的应用和发展方向柔性电子技术作为一种新兴的技术领域，具有轻薄、柔软、可弯曲等亮点，越来越受到生物医学领域的关注。

它的出现为传统医疗设备带来了全新的可能性，比如可穿戴传感器、柔性药物输送系统、人工器官等。

本文将探讨柔性电子技术在生物医学领域中的应用现状，并展望其未来的发展方向。

近年来，柔性电子技术在生物医学领域的应用得到了不断的拓展和创新。

其中最显著的应用之一是可穿戴传感器。

传统的医学监测仪器通常笨重且体积庞大，不方便佩戴和携带。

而柔性电子技术可以实现仪器的薄型化和弯曲性，随身携带无压力。

可穿戴传感器能够实时监测人体的生理参数，如心率、血压、体温等，为个体化医疗提供了可靠数据支持。

此外，柔性电子技术还可以将传感器与纳米材料结合，实现对分子水平的监测，为早期疾病的诊断和治疗提供便捷和精准。

另一个重要的应用是柔性药物输送系统。

传统的药物输送通常需要通过注射或口服的方式，而柔性电子技术可以实现药物的精确输送和植入，提高药效和降低副作用。

例如，可以开发出可以随身佩戴的胰岛素泵，实现对糖尿病患者的个性化治疗。

此外，柔性电子技术还可以将药物导入人体组织并实现可控释放，以缓解疼痛或治疗肿瘤等。

柔性电子技术的进步也为人工器官的发展提供了新的思路。

人工器官是一种生物医学领域的核心研究内容，旨在替代或增强人体器官的功能。

借助柔性电子技术，可以制造出更加智能灵活的人工器官。

例如，柔性电子皮肤可以模拟人类皮肤的触觉和温度感知，为假肢和仿生机器人提供更好的运动控制能力。

另外，柔性电子技术还可以实现心脏起搏器和神经调节器等人工器官的柔性化，提高其适应性和可靠性。

值得注意的是，虽然目前柔性电子技术在生物医学领域有了一定的应用，但仍然面临一些挑战和难题。

首先，如何确保柔性电子器件的稳定性和耐用性仍然是一个问题，特别是在长期使用和复杂环境下。

其次，柔性电子技术的生产成本较高，如何实现规模化生产及降低成本，是目前亟待解决的问题。

柔性电子技术在医疗领域的应用分析一、引言柔性电子技术是指采用可弯曲、可拉伸、柔软等特性的材料制备的电子设备，其特殊的物理、化学和机械性质使得它在医疗领域具有巨大的潜力。

柔性电子技术的应用能够提高疾病早期诊断、有效治疗以及进行远程医疗，从而大大改善人们的生活质量。

本文将对柔性电子技术在医疗领域的应用进行深入分析。

二、柔性电子技术在医疗领域的应用1. 智能病床智能病床通过安装柔性传感器和智能计算机来监测病人的生理参数，如呼吸、心率、体温等。

这些传感器能够提供准确的参数，从而及时发现患者的异常情况，为医疗工作提供可靠数据支持。

智能病床还可以通过触摸屏与医护人员进行沟通，提高医疗效率。

2. 智能药箱智能药箱采用柔性电子技术制备出轻、薄、柔性的电子设备，在监测药物温度、湿度和存储情况等方面具有优势。

智能药箱可以将药物存储的参数及时传输到云端，实现对药品状态的全面监控，为医护人员提供迅速的药品信息。

3. 柔性电极贴柔性电极贴是利用柔性材料制备的电极，可以贴在人体表面实现无创测量。

它可以用于心电图、脑电图等生理信号的监测，具有小型化、便携化的优势。

柔性电极贴可以有效识别并记录不同部位的生理信号，为医生提供更完整、更准确的病情分析。

4. 柔性血糖监测器柔性血糖监测器采用柔性电子技术，能够在人体表面实现无痛测量，非常适用于糖尿病患者的血糖监测。

柔性血糖监测器可以自动采集血糖数据，并通过与手机或电脑连接，将数据传输到云端，为医生提供可靠的诊断依据。

5. 柔性体温计柔性体温计采用柔性电子技术制备，可以轻松贴于身体表面，实现全天候温度监测。

柔性体温计可以及时发现体温异常，有助于疾病早期发现和治疗。

此外，柔性体温计在实验室以及研究领域也具有广泛的应用。

三、柔性电子技术在医疗领域的前景随着医疗科技的不断发展，柔性电子技术在未来的医疗领域中将拥有更大的应用前景。

一方面，柔性电子技术可使电子设备更轻、更便携、更耐用，从而方便医护人员更好地开展工作。

柔性传感技术在智能医疗中的应用随着社会的不断发展，人们越来越重视医疗健康。

智能医疗技术成为医疗领域的重要研究方向之一。

其中，柔性传感技术成为智能医疗领域的热点技术之一。

本文将从柔性传感技术的基础、应用以及未来发展方向等方面，简单介绍柔性传感技术在智能医疗中的应用。

一、柔性传感技术的基础柔性传感技术是指将传感器集成在柔性基底上，以实现灵活性强、可塑性好、易操作的传感器技术。

与传统传感技术相比，柔性传感技术具有以下优势：（1）形状可变性：柔性传感器具有形状可变性，能够适应不同的环境和需求，使得传感器的应用范围更广泛。

（2）柔韧性：柔性传感器具有柔韧性，能够适应各种形状变化，从而提高了传感器的稳定性。

（3）低成本：柔性传感器具有低成本的优势，能够大量生产，从而使得传感器在医疗领域的应用更加普及。

（4）易于植入：柔性传感器可以根据人体器官的形状和大小来设计，从而更准确地检测人体生理参数。

二、柔性传感技术在智能医疗中的应用（1）智能监测：柔性传感技术可以实时监测患者的生理参数，例如血压、心率、体温、血氧饱和度等，以及患者的运动状态、睡眠情况等。

通过监测这些数据，医生可以及时了解患者的身体状况，及时采取相应的治疗措施。

（2）智能诊断：柔性传感技术可以通过监测患者的生理参数和运动状态等数据，提供更为准确的诊断结果。

例如，通过监测患者的心率和血氧饱和度等指标，可以快速诊断出患者是否存在心脏疾病。

（3）智能治疗：柔性传感技术可以实现对患者的药物治疗进行智能化管理。

例如，在患者体内植入柔性传感器，可以实现对患者体内药物的实时监测，有效控制药物的剂量，从而避免药物的过度使用或剂量不足。

（4）远程医疗：柔性传感技术可以实现患者与医生之间的远程传输和监测。

通过将柔性传感器与互联网相连接，患者可以实时将自己的身体数据发送给医生，由医生对患者进行远程监测和诊断，提高了患者的就诊效率和医生的诊断准确率。

三、未来发展方向柔性传感技术在智能医疗中的应用前景十分广阔。

柔性传感器的原理及其应用前景柔性传感器是一种特殊设计的传感器，其可弯曲和扭转，能够检测和感知物体的形变、压力、拉力和扭转等。

柔性传感器由柔性材料制成，例如聚合物或薄膜，结构灵活、轻巧、可弯曲，并且能与多种材料相容。

这使得柔性传感器能够与人类和机器人一样感知周围环境，因此被广泛应用于健康管理、人机交互、身体运动监测、虚拟现实、机器人技术等领域。

柔性传感器的工作原理可以归纳为两大类：电阻性传感和电容性传感。

电阻性传感是根据柔性传感器内部材料的电阻变化来感知外力，可以通过改变电导性或电阻来测量压力或形变。

电容性传感是通过改变柔性传感器的电容值来感知外力，其工作原理是在弯曲或拉伸过程中，传感器内部电容值会发生变化，因此可以通过测量电容来检测和感知外力。

目前，柔性传感器在以下领域有着广泛的应用前景：1.健康管理：柔性传感器可以被应用于身体健康监测和医疗设备，例如测量和监测人体肌肉的运动和姿势，监测心率、呼吸和血氧含量等。

这些传感器可以被集成到可穿戴设备、智能绷带和床垫等设备中，为人们的健康管理提供实时数据。

2.人机交互：柔性传感器可以被应用于智能手套、智能鞋垫等设备中，实现与计算机或虚拟现实系统的交互。

通过监测手指的动作和脚底的压力，可以实现更直观的交互方式，例如手势控制和虚拟现实游戏。

3.机器人技术：柔性传感器可以被应用于机器人的感知系统中，实现智能抓取、物体识别和环境感知等功能。

柔性传感器可以给机器人提供更智能、精准的动作指导，提高机器人的操作准确性和安全性。

4.智能制造：柔性传感器可以被应用于自动化生产过程中，监测和控制机器人的力传感和路径规划。

这些传感器可以感知和调整机器人的力学变化，提高制造过程的质量和效率。

5.运动医学：柔性传感器可以被应用于体育训练和康复治疗中，实时监测运动员的动作和姿势。

通过收集和分析运动数据，可以为运动员提供个性化的训练和康复方案，并提高运动表现和预防运动损伤的效果。

总之，柔性传感器具有广泛的应用前景，在医疗、智能制造、人机交互、机器人技术和运动医学等领域都有着巨大的潜力。

柔性传感器在医疗检测中的应用研究近年来，柔性传感器作为一种先进的传感技术，其广泛应用的趋势日益明显，尤其在医疗检测领域中，柔性传感器的应用越来越普遍。

柔性传感器与传统的硬传感器相比，具有敏感度高、可塑性好、轻便易携带、适应性强等优点，这些优势使得柔性传感器成为医疗检测领域中的一种重要技术。

一、柔性传感器在医疗监测领域的应用1.体内检测柔性传感器可以用于人体内部的监测，通过将传感器粘贴在医疗设备上，可以实时监测人体的血压、体温、心率等指标。

同时，柔性传感器可以通过无线传输技术实现实时数据传输，使得对病患的健康监测更加方便快捷。

2.健康体检除了体内检测，柔性传感器还可以应用于健康产业。

例如，利用柔性传感器测试血糖、血压、体温等指标，可以实现健康体检的自助式操作，这样有利于提高患者的体验和医疗检测的效率。

3.康复理疗柔性传感器可以用于康复理疗中，通过将传感器灌注在病人的运动曲线中，可以实时记录运动轨迹和运动数据，为医生设计更加合理的康复计划提供数据支持。

同时，柔性传感器的柔软性能可以有效降低病人的运动损伤和不适感。

二、柔性传感器在医疗检测领域的优势1.敏感度高传统的硬传感器在实现更高的敏感度时存在技术瓶颈，而柔性传感器具有更高的敏感度和更低的噪声干扰，由此可见其在医疗检测领域中的优越性。

2.可塑性好柔性传感器可以根据不同的医疗检测需求，制作不同的形状和尺寸，从而适应于不同的检测环境和设备，这样有利于提高医疗检测的准确性和效率。

3.轻便易携带柔性传感器的重量轻、体积小，便于携带和使用。

病人可以佩戴柔性传感器，实时检测自身的身体数据，医生也可以用柔性传感器进行快速检测和分析，这样有利于提高医疗检测的效率和精度。

三、柔性传感器在医疗检测领域的未来发展趋势1.运用于电子诊断和治疗技术柔性传感器的应用可以切实帮助医生进行电子诊断和治疗技术的研究和应用。

通过柔性传感器可以实时监测人体的生理信息和疾病数据，帮助医生快速获取和分析疾病成因，实现精准治疗。

可穿戴设备在医疗健康领域的应用与问题综述文栋;雷健波【期刊名称】《中国数字医学》【年(卷),期】2017(12)8【摘要】In order to summarize the potential and current status of wearable devices in healthcare,the research progress of wearable devices in healthcare is reviewed in this paper.The results show that the characteristics of wearable devices are of great value to healthcare,such as real-time data monitoring and intelligent decision support,which can be used in health monitoring,health management and improving medical service.However,the indicators of healthcare wearable devices are limited to activity tracking,heart rate and simple sleep records,it is impossible to provide more complex and systematic monitoring indicators,the accuracy of the existing indicators is not guaranteed,and the validity of indicators except for step contains quite big error.In addition,wearable devices can't provide valuable advice nowadays.%为了总结可穿戴设备在医疗健康领域的应用潜力和现状,发现存在问题,通过文献综述介绍可穿戴设备在医疗健康领域的研究进展.结果发现可穿戴设备的实时数据监测、智能决策支持等方面特性在医疗健康领域具有很大的应用价值,在健康监测、健康管理、改善医疗服务方面有应用潜力,但目前的可穿戴设备可以提供的监测指标仅限于活动记录、心率测量和简单睡眠记录,无法提供更复杂更系统的监测指标,现有指标的数据准确性无法保证,除步数外其他指标存在较大误差,且不能反馈给用户有价值的指导意见.【总页数】4页(P26-28,115)【作者】文栋;雷健波【作者单位】北京大学第三医院,100191,北京市海淀区花园北路49号;北京大学医学信息学中心,100191,北京市海淀区花园北路49号;北京大学医学信息学中心,100191,北京市海淀区花园北路49号【正文语种】中文【中图分类】R319【相关文献】1.可穿戴设备在医疗健康领域的关键技术及应用场景分析 [J], 封顺天2.智能可穿戴设备在医疗健康领域的发展与应用 [J], 陈骞3.医疗健康领域可穿戴设备应用研究 [J], 蒋玉波;赵小妹4.医疗健康领域可穿戴设备应用研究 [J], 蒋玉波;赵小妹;5.可穿戴医疗设备在医疗健康领域的应用综述 [J], 魏奕星; 邓朝华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

柔性可穿戴传感器的研发及应用随着科技的不断进步，人们对于设备的需求也变得越来越高，尤其是针对医疗保健和智能化制造等行业。

而柔性可穿戴传感器由于其具有小巧、轻便、灵活等特性，越来越受到了人们的关注。

下面就让我们来看看柔性可穿戴传感器的研发及其应用。

一、柔性可穿戴传感器的概念及分类柔性可穿戴传感器是应用于可穿戴设备上的传感器，其具有柔性、可弯曲等特性，由于其和人体接触后可以适应人体姿势变化而不会影响其测量性能，因此最适合用于生理信号具有变化范围较大的测量。

柔性可穿戴传感器可以分为三类：光学传感器、导电传感器和电容传感器。

其中，光学传感器根据光信号与物质的相互作用以及检测要求的不同，又可以分为红外传感器、荧光传感器、激光传感器等。

二、柔性可穿戴传感器的优点1.灵活适应：柔性可穿戴传感器可以适应人体各种姿势变化，能够更真实、准确地测量身体数据。

2.轻便小巧：柔性可穿戴传感器非常轻便小巧，可以放在身体各个部位，极大地提高了传感器在实际使用过程中的方便性和便携性。

3.高灵敏度：柔性可穿戴传感器可以非常精确地测量信号，可以检测出肢体运动的各个细节。

4.长寿命：柔性可穿戴传感器由于采用的是高强度的柔性材料，在不影响其性能的前提下可以合理地弯曲、呈现不同的形态，因此其使用寿命比其他传感器相对更长。

三、柔性可穿戴传感器在医疗保健中的应用由于柔性可穿戴传感器可以实现对生命体征的不间断监测，因此在医疗保健中应用越来越广泛。

首先，它被用于各种疾病的监测和治疗，如心脏病、呼吸系统疾病、肌肉骨骼问题等。

其次，可以根据人体数据为个体提供量身定制的健身方案，在运动督导与监测方面也有不可或缺的作用。

最后，某些疾病如糖尿病、癌症等需要长期检测，柔性可穿戴传感器也可以通过数据的可视化，让医生更好地了解患者的病情变化。

四、柔性可穿戴传感器在智能化制造中的应用智能制造由于其高效、高质、低成本等优点已经逐渐被各大企业所认可并投入使用。

柔性可穿戴传感器也在此领域有很好的应用，首先它可以实现智能化生产线上对工人状态的监测，有助于確保生产的效率和安全性；其次，产品在生产的每一个环节中逐步采用柔性可穿戴传感器，有助于提高整个制造过程的品质，减少不良品的产生。

柔性电子技术及其在生物医学中的应用近年来，柔性电子技术在生物医学领域中的应用日益受到关注。

因为柔性电子技术将电子器件与制造工艺相结合，可以制造出柔性的，能够适应人体各处的电子设备。

因此，柔性电子技术可以为生物医学诊断、治疗和监测等方面提供新的解决方案。

柔性电子技术和生物医学之间的结合，可以用于生产各种生物医学设备和传感器。

其中最受欢迎的用途包括可穿戴电子设备。

这类设备可以在人体上佩戴，或者直接植入人体，帮助医生对某些病症进行监测和检测。

下面，我们将详细讨论柔性电子技术在生物医学中的几个主要应用。

一、柔性传感器首先，柔性传感器是在生物医学中最为广泛使用的柔性电子设备。

这种设备可以轻松地测量人体不同部位的活动情况，以及其他涉及体积、速度和力量的病症指标，例如人体生物节律、脑部激活等。

柔性传感器还可以用于监测病症状况，例如癫痫、睡眠障碍和肌萎缩侧索硬化等疾病。

二、医疗设备除了传感器，在生物医学中，还有许多其他类型的医疗设备，例如可植入式器件、体外器械和诊断设备等。

柔性电子设备还可以用于制造这些设备的灵活零部件。

例如，柔性电子材料可以用于制造人工角膜和人工耳蜗等可植入式器械。

这些器具可以帮助那些需要手术或身体矫正的病人、或者需要帮助听力、视力或心脏健康状况的病人。

三、康复医疗除了提供治疗和治疗设备之外，柔性电子技术还可以用于康复医疗。

例如，可穿戴或植入式设备对肌肉和关节位置的监测，可以帮助医生判断患者的康复情况和康复效果。

通过这些设备的使用可以更准确地测量运动范围，并为康复治疗提供定向支持。

四、药物传输最后，柔性电子设备还可以用于支持药物传输和监测。

例如，可以制造出一种智能药物释放器，通过用于药物的柔性电子感应器来释放药物。

这种通过延迟释放药物来减轻患者碰到副作用的药物交付系统可以监测患者对药物的反应和患者的生理变化。

未来，柔性电子技术将会在生物医学领域中进一步发展，推动更多的产品和技术。

而这些技术除了在治疗各种病症方面发挥作用，还可以用于生产智能助听器、心脏健康监护器等相关产品，为人们提供更个性化、便利的生物医疗服务。

浅谈柔性可穿戴传感器随着人们进一步深入信息时代,5G通讯、大数据、云计算、万物互联的物联网、工业4.0等许多高新技术、新概念纷纷被提出。

随着信息时代的应用需求越来越高,随之而来的是对于各种信息的广泛需求，这就对被测量信息的范围、精度和稳定情况等各性能参数的期望值和理想化要求逐步提高。

针对特殊环境与特殊信号下气体、压力、湿度的测量需求,普通传感器已经远远不能满足需求。

新材料、新工艺和开发新型传感器与其它学科的交叉整合的传感器层出不穷。

随着柔性基质材料的发展，具有透明、柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特点的柔性传感器由于在医疗保健、健身运动、安全生产等领域的巨大潜力受到越来越大的关注。

可穿戴技术的新领域近年来发展迅速，已成为消费电子市场的重要竞争者.目前，全球可穿戴市场价值约300亿美元，估计到2023年和2026年分别增长100亿美元和150亿美元。

大多数可用的可穿戴产品采用智能手表如Apple Watch和健身带的形式.可以为消费者提供有关活动、身体动作和一些消费者使用生命体征的信息。

尽管取得了这些成功，但可穿戴设备在实际临床应用中的使用受到限制，主要是由于它们的准确性，有效性和可靠性有限。

此外,现有设备的体积刚性和不灵活性质限制了使用的舒适性和持续时间.此外，传感器和数据处理以及分析硬件的高功耗限制了长期可操作性，并迫使开发人员牺牲精度以延长电池寿命。

其他重要的限制包括用于传感器放置的有限位置，运动伪像以及处理/解释大量生成的数据.一、柔性可穿戴传感器的材料传统的传感器多是在刚性不可弯曲的衬底上制成的，其中具有硅衬底的传感器是最常见的传感器.尽管这些传感器具有广泛的应用领域,但有一些难以避免缺点，如刚度、不敏感、不可弯折等。

而柔性可穿戴传感器则需要采用一些可弯折的柔性材料,得益于新材料、新工艺的发展,诸如可弯折的石墨烯、导电纱线或纤维纺织、有机高分子聚合物被纷纷采用。

传感器的材料取决于传感器的应用，可用性，制造总成本等因素。

柔性传感及智能穿戴应用柔性传感及智能穿戴应用目前已成为科技领域的热门话题，它们在医疗、健康管理、运动监测、智能安全等领域具有很大的应用潜力。

本文将从柔性传感的背景和原理、智能穿戴的概念和发展、柔性传感及智能穿戴在医疗、健康管理、运动监测和智能安全等领域的具体应用进行探讨。

首先，我们来了解一下柔性传感的背景和原理。

柔性传感器是一种可以将物理量转化为可以测量的电信号的传感器。

相比传统的硬性传感器，柔性传感器具有柔软、轻便、可弯曲和可拉伸等特点，能够更好地贴合人体曲面和皮肤，从而实现更加准确和舒适的测量。

柔性传感器的原理是利用材料的形变特性，如应变、压力、温度等，通过柔性基底和导电材料的结构与材料的变化相联系，从而通过测量电学信号来获得相应的物理量信息。

智能穿戴作为柔性传感的应用之一，其概念是将传感器技术与穿戴设备相结合，将传感器嵌入到日常所穿戴的物品中，例如手环、智能手表、智能眼镜等，实现实时的数据采集、传输和分析。

智能穿戴设备通过收集用户的生物参数、运动轨迹、环境信息等，可以实时监测用户的身体状况和活动状态，从而为用户提供个性化的健康管理和生活辅助服务。

在医疗领域，柔性传感及智能穿戴技术具有广阔的应用前景。

例如，柔性传感器可以被嵌入到医用电子贴片中，用于监测患者的心电图、血氧饱和度、呼吸频率等生理信号，实现对患者健康状况的实时监测。

此外，智能穿戴设备还可以通过传感器检测用户的活动水平和生活习惯，帮助医生提供更加精确的健康建议和治疗方案。

在健康管理方面，柔性传感及智能穿戴应用也有着独特的优势。

柔性传感器可以被嵌入到纺织物中，制成柔性电子皮肤，实现对身体姿态、肢体运动、甚至皮肤温度的测量。

智能穿戴设备可以通过收集用户的运动数据，如步数、消耗的卡路里、运动强度等，为用户提供健身指导和运动计划。

此外，智能穿戴设备还可以监测睡眠质量、心理压力等因素，提前预警和干预用户的健康问题。

在运动监测领域，柔性传感及智能穿戴技术可以帮助用户实现更加准确、全面的运动监测。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 10 期柔性可穿戴压阻式压力传感器研究进展徐娜，王国栋，陶亚楠（陕西科技大学轻工科学与工程学院，陕西 西安 710021）摘要：伴随着数字医疗与制造业的进步，灵活柔韧的柔性可穿戴设备可以和人体表面完全贴合，从而对人体运动及健康信号等进行监测，从而实现多种传感功能。

柔性可穿戴设备具有灵活性、体积可变、生物适应性好等优点，但仍然存在灵敏度低、检测范围有限、易受外界环境的干扰、可靠性低等问题。

在柔性可穿戴设备中，一个关键器件就是用于压力检测的柔性压力传感器。

在今后几年柔性可穿戴压力传感器会更加注重新型结构传感器的探索和整体高性能传感器的构建。

本文概述了近年来柔性压力传感器的研究进展，并就压力传感器种类、工作机理、设计原则及最新进展进行了说明。

通过近年来的文献重点对压阻式压力传感器在材料及器件设计等方面进行归纳整理与总结，并对压阻式压力传感器主要应用领域做了简单介绍。

从压阻式压力传感器的结构设计及今后应用的角度出发，概述了压阻式压力传感器的可靠性及未来面临的挑战。

关键词：压阻式压力传感器；结构设计；导电聚合物；工作机理；设计原则中图分类号：TP212 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）10-5259-13Flexible wearable piezoresistive pressure sensorsXU Na ，WANG Guodong ，TAO Yanan(College of Chemistry and Chemical Engineering, Shanxi University of Science & Technology,Xi’an 710021, Shaanxi, China)Abstract: Along with advances in digital healthcare and manufacturing, flexible and pliable wearable devices can fit perfectly with the surface of the human body to monitor human motion and health signals, etc ., and thus enabling a variety of sensing functions. Flexible wearable devices have the advantages of flexibility, variable volume and good biological adaptability, but there are still problems such as low sensitivity, limited detection range and low reliability vulnerable to interference from the external environment. A key device in flexible wearable devices is the flexible pressure sensor for pressure detection. In the next few years, flexible wearable pressure sensors will pay more attention to the exploration of new structural sensors and the overall construction of high-performance sensors. This paper provided an overview of the research progress of flexible pressure sensors in recent years, and explained the types of pressure sensors, their operating mechanisms, design principles and recent advances. The recent literature focuses on piezoresistive pressure sensors in terms of materials and device design were summarized and the main application areas of piezoresistive pressure sensors were briefly introduced. The reliability of piezoresistive pressure sensors and future challenges were outlined from the perspective of structural design and future applications of piezoresistive pressure sensors.综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-2228收稿日期：2022-12-01；修改稿日期：2023-02-11。

柔性电子传感器在可穿戴设备上的应用探索在科技的不断发展中，可穿戴设备已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

柔性电子传感器作为其中的核心技术之一，正逐渐引起人们的关注和应用。

柔性电子传感器具有柔软、薄型、可弯曲等特点，使其在可穿戴设备领域具有巨大的潜力和应用前景。

本文将探索柔性电子传感器在可穿戴设备上的应用，并对其未来发展趋势进行展望。

首先，柔性电子传感器在可穿戴设备上能够提供准确的生物参数监测。

通过在可穿戴设备上添加柔性电子传感器，人们可以方便地实时监测心率、血压、体温等生理指标，满足日常健康管理的需求。

这对于那些需要进行定期健康监测的人而言尤为重要，比如老年人、慢性病患者等。

柔性电子传感器的柔软特性使其能够与人体接触更加舒适，同时也减少了可能产生的皮肤刺激或过敏反应的风险。

其次，柔性电子传感器在可穿戴设备上的应用也可以为运动爱好者提供全面的运动监测和数据分析功能。

通过结合加速度计、陀螺仪和柔性电子传感器等技术，可穿戴设备可以准确记录用户的运动轨迹、步数、消耗的卡路里等信息，并通过智能算法对数据进行分析和反馈。

这不仅可以帮助用户更好地了解自己的运动情况，还可以提供个性化的运动建议和指导，帮助用户达到更好的健身效果。

此外，柔性电子传感器还可以应用于身体姿势监测和人机交互界面。

通过在可穿戴设备上添加柔性电子传感器，可以实时监测用户的身体姿势并进行反馈，帮助用户纠正不良的姿势习惯，减少身体的负担和疲劳感。

此外，柔性电子传感器还可以实现与人机交互的功能，比如通过手势识别、语音识别等方式与设备进行交互，提供更加智能便捷的操作体验。

在柔性电子传感器的应用中，还有一个重要的领域是智能医疗。

通过在可穿戴设备上集成柔性电子传感器，可以实现对患者健康状况的实时监测和远程监护。

医生可以通过云平台接收患者的监测数据，并提供及时的诊断和治疗建议。

这种方式可以极大地方便患者，尤其是那些行动不便的病人。

同时，利用柔性电子传感器在床垫、护理垫等物品上监测患者的体征和睡眠质量，也有助于提高医院的护理质量和效率。

基于柔性压力传感器的应用与发展专利综述关键词：柔性；压力；传感器；电容；压阻；压电；摩擦；起电一、柔性压力传感器概述近年来，柔性电子设备慢慢进入人们的生活之中，各种形式的柔性传感器作为感知外界环境的方式，其研制及应用受到了国内外学者的广泛关注。

研究人员对柔性压力传感器的研究趋于追求更快的响应速度、更高的灵敏度、更宽的检测范围、更高的分辨率、更好的耐用性等。

虽然柔性压力传感器的类型主要分为电容式、压阻式、压电式和摩擦发电式四个方向，工作原理较为简单，但设计一个新颖的改善结构尤为困难。

随着计算机技术、智能控制技术、传感技术及人工智能的不断发展，柔性压力传感器作为人机交互的重要桥梁，目前对于其压力检测范围、灵敏度的要求越来越高。

二、柔性压力传感器的测力原理及特点2.1电阻式柔性压力传感器电阻式柔性压力传感器应用非常广泛，主要分为三类：人机交互、人体健康监测和电子皮肤，电阻式柔性压力传感器基于压阻原理实现传感，利用材料本身受压形变导致电阻变化的原理从而感知压力信号，适用于可穿戴设备，可用于压力、应变等物理量测量，可安装在人体关节、柔性触摸屏、柔性键盘等应用上。

以应用需求为导向，通过微结构设计提高灵敏度、测量范围、分辨率，这需要开发更为精密的制备技术，实现多重刺激响应、良好的生物兼容性、透气性，同时实现低成本、大面积阵列制备和更小分辨率。

华东师范大学的专利CN106595916A公开了一种碳基电阻式柔性压力传感器，传感器呈四层薄膜结构，包括柔性聚酰亚胺薄膜层、银电极层、柔性石墨烯和氧化石墨烯的复合薄膜层以及氧化石墨烯薄膜绝缘保护层。

当该压力传感器受到压力作用或者发生弯曲应变时，通过测量银电极两端的电阻变化值即可得到压力传感器的受力情况。

整体呈薄膜状结构，柔性性质好，可在弯曲任意角度的状态下正常工作；灵敏度高，应变系数在2.1‑3之间；压力测量范围广，为10Pa至900kPa；具有很高的分辨率和超快速动态响应，能测出高达10kHz的动态高频压力信号；稳定性质好，通过了8000次以上的稳定性重复测试。

柔性传感器在医学领域中的应用研究随着医学技术的不断发展，人们对于医疗设备的需求也越来越高。

传统的医疗设备多以硬性材料制作，对人体造成的不适以及对病人生命安全的风险越来越引起了人们的重视。

为此，柔性传感器的应用在医学领域中得到了越来越广泛的关注和研究。

柔性传感器的定义是指相比传统硬性传感器，能够更好地适应人体曲面，更加精准地感知人体动态状态的传感器。

其最大的特点是具有高度的柔性和可塑性，能够完全弯曲，并且不影响传感器测量敏感度。

因此，柔性传感器在医学领域中有着广泛的应用前景。

一、柔性传感器的优势与硬性传感器不同的是，柔性传感器具有很多优势，它可以更好地适应人体曲面，更加精准地感知人体动态状态。

此外，相比较于传统的硬性传感器，柔性传感器在物理上更加具有可塑性和粘性。

柔性传感器的优势在于其能够更好的贴近身体曲面，对于测量人体的动态状态及其对身体状态的影响数量级更加敏感，能够提高测量精度，使得医生更加准确地了解人体状况。

二、柔性传感器的应用1. 健身运动健身智能穿戴设备是柔性传感器应用的一个典型案例。

柔性传感器可以贴合在手腕、手心或身体其他部位，监测身体的运动情况，并给予反馈。

例如，智能BMI腕带就通过内置的柔性传感器实现了对人体运动和健康状态的监测。

2. 睡眠监测柔性传感器也可以应用于睡眠监测领域。

睡眠对人体健康的影响极为重要，而传统的硬性传感器会对人体睡眠产生一定的干扰。

而柔性传感器由于其材质柔软，可以更好的融入人体曲面，不仅可以提高传感器测量精度，同时也可以大大减少对人体睡眠的干扰。

3. 医疗设备柔性传感器还可以应用在医疗设备上，应用范围非常广泛。

在医疗中，柔性传感器可以用于测量拍打治疗、引导手术操作、监测病人健康状况、辅助人工呼吸等。

尤其是在手术中，柔性传感器可以通过贴附在手术器械上实时测量手术中的体内情况，可以减少操作的风险，并更好的保护病人的健康。

三、柔性传感器的未来柔性传感器在医学领域中的应用越来越受到关注，未来的研究和发展方向将主要在以下几个方面：1. 研制出更小的柔性传感器柔性传感器在医学领域的应用主要在于其在测量人体动态状态的敏感度和准确度，而对于穿戴上身的适用性就非常重要了。

基于柔性电子技术的可穿戴生物医学传感器设计与应用现代医疗技术的迅速发展为医生和患者提供了更多的选择和便利。

其中，可穿戴生物医学传感器成为了医疗行业的热门话题之一。

它不仅能够实时监测患者的健康状况，还可以为医生提供更准确的诊断和治疗方案。

基于柔性电子技术的可穿戴生物医学传感器具有轻巧、舒适和可靠等优点，在医疗领域应用前景广阔。

柔性电子技术是一种新兴的技术，其主要特点是材料具有柔性和可弯曲性，能够适应不规则形状的皮肤表面。

相比之下，传统的硬性传感器不能适应皮肤的形状和运动。

而基于柔性电子技术的可穿戴生物医学传感器可以贴合皮肤表面，并且随着身体的运动而弯曲和伸展，使得患者在使用过程中感到更加舒适和自然。

可穿戴生物医学传感器设计的关键是要具有高灵敏度和高选择性。

高灵敏度意味着传感器可以检测微小的生物信号，并将其转换为电信号。

高选择性意味着传感器可以与目标生物信号区分开来，避免干扰。

为实现这一目标，设计人员需要选择适当的传感器材料和制备方法。

目前，常用的传感器材料包括有机材料、纳米材料和生物材料等。

有机材料具有柔性和可弯曲的特点，可以弯曲并保持稳定的电特性。

纳米材料具有巨大的表面积和高灵敏度，可以增强传感器的信号检测能力。

生物材料可以与生物体组织有效地接触，提高传感器的生物相容性。

在传感器制备方法方面，常用的技术包括印刷、喷墨和微纳制造等。

印刷技术是一种简单且可大规模制备的方法，可以制备出高性能的传感器。

喷墨技术可以制备出精确的传感器和传感器阵列，实现高灵敏度和高选择性。

微纳制造技术可以制备出微型传感器，可以应用于微创手术和组织工程。

可穿戴生物医学传感器的应用范围广泛，涵盖了临床治疗、运动监测和健康管理等领域。

在临床治疗方面，可穿戴生物医学传感器可以用于患者的健康监测和病情评估。

例如，心电图传感器可以监测患者的心电图，并及时报警。

运动监测方面，可穿戴生物医学传感器可以监测运动员的心率、血氧饱和度和肌肉活动等指标，为训练和调整提供参考。

柔性电子学技术在可穿戴医疗设备中的应用研究随着可穿戴医疗设备的普及和发展，柔性电子学技术在其中的应用也越来越受到关注。

柔性电子学技术是利用柔性载体制成电子器件，可以实现柔性、可成型、可拉伸等特点，适用于各种形状和尺寸的电子设备。

可穿戴医疗设备是一种可以贴附在人体各个部位的电子设备，可以监测和收集身体各种指标数据，如心率、血氧、血压、体温等，并与医疗人员或其他设备进行数据交互，用于预防、诊断和治疗各种疾病。

柔性电子学技术能够在可穿戴医疗设备中发挥很大的作用。

首先，柔性电子学技术可以制造出具有高度柔性和适应性的电子设备，可以贴合人体各个部位，不影响人体活动和日常生活。

其次，柔性电子学技术可以实现设备的轻量化和小型化，使得设备可以更加轻便，易于携带和使用。

最后，柔性电子学技术可以使得设备具有更加高效和准确的数据采集和传输能力，可以更好地监测身体各种指标数据，为医疗人员提供更加全面和准确的数据支持。

目前，柔性电子学技术在可穿戴医疗设备中的应用已经开始展现出很大的潜力。

例如，传统的心电图仪器通常需要连接很长的电缆，不便携带和使用，而柔性心电贴可以直接贴在身体上，便于携带和使用，还可以实现与手机和云平台的数据交互。

柔性体温贴可以精准地监测体温，并将数据传输到医疗设备或云平台上，通过人工智能技术进行数据分析和预警，帮助医生及时发现异常情况。

柔性血压贴可以实现无痛血压测量，并能够持续监测血压随时间的变化趋势，为医生提供更加全面的血压数据。

除了上述几种应用之外，还有很多其他的柔性电子产品可以用于可穿戴医疗设备中。

例如，柔性传感器、柔性屏幕、柔性电动机等，可以用于检测各种身体数据和实现声光信号的交互。

总的来说，柔性电子学技术为可穿戴医疗设备的发展提供了很多有益的支持。

未来，随着该领域技术的不断革新和进步，可穿戴医疗设备的功能和应用范围也将更加广泛和丰富，为人们的健康提供更加便利和有效的数据支持。

研究与技术丝绸JOURNAL OF SILK电阻式柔性触觉传感器的研究与医养健康领域应用现状Research on resistive flexible tactile sensors and their current applications in the field of medical and health care殷㊀霞,张士进,田明伟,刘㊀红(青岛大学纺织服装学院,青岛266071)摘要:近年来,可穿戴智能系统的进步对柔性压力传感器提出迫切的需求㊂其中,电阻式柔性触觉传感器因其原理简单㊁易于加工㊁集成效率高等特点得到了迅速发展㊂但是,如何实现传感器在宽压力监测范围内,具有高灵敏度仍是研究者们要面临的挑战㊂为了解决上述问题,除了选择先进的功能材料和合适的衬底材料,优化传感器结构也是一个重要的研究方向㊂本文立足于传感器件的结构设计,分别介绍了一维的纤维∕纱线传感器件,基于表面微结构㊁纳米结构构筑的二维平面传感器件及具有空间结构和高空隙的多维立体结构传感器件,通过以上结构设计实现了传感器件性能的提升,最后分析了其在医养健康领域的实际应用进展㊂关键词:电阻式柔性触觉传感器;结构设计;医养健康;一维纤维∕纱线传感器件;二维平面结构传感器件;多维立体结构传感器件;健康监测中图分类号:TP 212.3;TQ 342.8㊀㊀㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀㊀㊀文章编号:10017003(2024)02007609DOI :10.3969∕j.issn.1001-7003.2024.02.009收稿日期:20230914;修回日期:20231220作者简介:殷霞(2000),女,硕士研究生,研究方向为服装舒适性与功能服装㊂通信作者:刘红,讲师,lh 1221@ ㊂㊀㊀触觉是人类感知和识别物体的重要方式,在没有触摸的情况下,人类将无法获得物体的基本特征[1]㊂皮肤作为人体最大的器官,含有大量的神经传感器,赋予人们触觉感知能力,是人类感知外界环境中压力㊁温度㊁湿度及物体形状等物理信息最重要的途径㊂受人体皮肤的启发,仿生电子皮肤被开发并应用到人机交互㊁可穿戴医疗设备和智能机器人等各个领域[2]㊂对于仿生电子皮肤而言,其最重要的部分是可以模仿人体的触觉传感器[3]㊂常见的柔性触觉传感器依据其传感机制可分为电容式㊁压电式㊁摩擦电式和电阻式[4-5],如图1[6-10]所示㊂电容式传感器由两个平行电极和两电极之间的介电层组成,通过将压力刺激转化为电容信号进行传感,具有毫秒响应时间及出色的应变能力,但其灵敏度会随着器件尺寸的减小而降低[11-14]㊂压电式传感器是基于外加应变引起的压电材料极化导致电势变化,具有固有频率高㊁性能稳定等特点[15],但由于压电材料产生的输出电压是脉冲信号,故其大多应用于测量动态压力,而不能稳定地测量静态信号[16]㊂为了满足传感器自供电这一需求,基于摩擦电纳米发电机(TENG )[17]研发的传感器近几年受关注较多㊂摩擦电传感器通过将人体在运动过程中产生的能量进行收集并保存在电容器中,从而实现自供电[18],但极易受外部静电感应产生信号干扰的特性,限制了其应用场景[19]㊂而电阻式传感器因其工作原理简单㊁成本较低㊁信号采集方便等特性,成为了目前研究最多且应用最广泛的触觉传感器[4,20-22]㊂图1㊀柔性触觉传感器分类及其应用Fig.1㊀Classification and application of flexible tactile sensors电阻式触觉传感器的工作原理主要基于压阻效应,当传感器受到外界施加的压力时,外部压力被转换为电阻信号,以此来完成电信号的输出[23-24]㊂合理的结构设计,不仅可大幅67第61卷㊀第2期电阻式柔性触觉传感器的研究与医养健康领域应用现状度提升传感器的灵敏度及其他各项性能,而且还可以灵活地调整传感器的灵敏度和响应特性,以满足特定的应用需求[25-26]㊂对传感层进行结构创新设计,改变导电材料间的接触电阻及导电弹性复合材料中的导电路径,是提高电阻式触觉传感器性能重要的研究方向[27]㊂将柔性电阻式触觉传感器与可穿戴设备结合监测人体生理信号,如血压㊁心率㊁脉搏等,可为患者提供个性化康复方案[6,28]㊂也可将纤维∕纱线基柔性触觉传感器编织成床垫㊁坐垫等产品,实现身体不同部位的压力分布监测,可有效预防压疮生成[29-30],在医养健康领域具有重要意义㊂本文综述了近年来电阻式柔性触觉传感器的最新进展㊂首先根据其结构设计分别介绍了在不同维度上的研究进展,包括一维纤维∕纱线传感器件㊁二维平面结构传感器件㊁多维立体结构传感器件㊂随后分析了其在医养健康领域的实际应用进展㊂最后,讨论总结了电阻式柔性触觉传感器目前所面临的挑战㊂1㊀电阻式柔性触觉传感器的结构设计1.1㊀一维纤维∕纱线基传感器件一维纤维∕纱线结构因其柔软性㊁可编织性㊁形状适应性故具有优异的纺织加工性能[31-32],较多集成到纺织服装当中应用㊂大多数纤维∕纱线通过采用湿法同轴[33-34]㊁静电纺丝[35-36]㊁对纤维∕纱线进行特殊后处理(喷涂㊁浸渍[37]㊁原位生长[38]㊁化学气相沉积[39])的方法制备核壳结构㊂Hu等[39]通过化学气相沉积(CVD)工艺制造以石墨烯纤维作为芯层,原位生长的碳纳米管分层作为壳层的碳杂化纤维(CHF),如图2(a)所示㊂具有核壳结构的纤维∕纱线,纤维芯和外部的壳或包覆层可以相互作用,提高纤维材料的抗拉㊁抗压㊁抗弯等力学性能,也可以防止纤维芯受到外界环境的影响,同时可以根据需求调节其芯层或外壳的成分和厚度,从而使纤维材料可适应不同的应用领域和环境,且基于核壳结构的压阻式传感器件普遍具有较高的灵敏度和线性度㊂Zhong等[40]通过湿法纺丝制备的芯层为镀银尼龙,壳层为表面具有微孔结构的碳纳米管(CNTs)∕热塑性聚氨酯(TPU)的核壳压阻纱线,灵敏度高达84.5N-1㊂利用同轴纺丝和后处理方法相结合的方式[41],可制备具有三层核壳结构的导电复合纤维㊂Wang 等[42]将湿纺制备的已经具有核壳结构的纤维,又通过在纤维表层发生银镜反应,形成紧密堆叠的Ag纳米颗粒层,制备了具有三层核壳结构的导电复合纤维,如图2(b)所示㊂除了通过同轴纺丝实现纤维的核壳结构,还可选择在纺纱的过程中将纤维加捻成特殊的纱线结构,如包芯纱㊁包缠纱等赋予纱线核壳结构㊂Ding等[43]以柔性乳胶长丝为芯层,紧图2㊀一维纤维∕纱线基传感器件原理和结构示意Fig.2㊀Schematic diagram of the principle and structure ofone-dimensional fiber∕yarn-based sensor elements密缠绕包裹PET长丝为壳层,在PET长丝上沉积导电聚吡咯形成导电网络,且制备的导电纱线对应力非常敏感,如图2(c)所示㊂近年来,与核壳结构类似地使用弹性管状材料,如(弹性微管[44]㊁中空橡胶管[45])对液态导电金属进行封存,制作导电纱线的方法受到较多关注㊂与传统的核壳结构纱线相比,该方法制作的导电纱线,具有高度可拉伸和耐水洗的优点㊂Yu等[44]使用将液态金属合金共晶镓铟(eGaIn)沉积到弹性微管内制备的导电纱线编织的功能性织物,即使在洗衣机内经过了典型的洗涤循环,仍保持高功能性㊂综上所述,现有的一维纤维∕纱线传感器件主要基于核壳结构,其虽具有较高线性度,但传感器件的灵敏度和分辨率易受到纤维直径和长度的限制,在测量一些微小变化时可能精度不高㊂此外,纤维在使用过程中易疲劳和损伤,传感器的耐久性和稳定性受到影响㊂因此,在制作纤维∕纱线传感器件的时候,可选择使用更加耐久和稳定的纤维材料,如碳纤维和聚合物纤维等㊂1.2㊀二维平面结构传感器件可穿戴电阻式应变传感器通常由绝缘的柔性聚合物基体和导电材料两部分构成,为了获得高性能的传感器,除了需要选择合适的弹性基板及导电性好的敏感材料外,在二维导电层上设计并构建精细的微观结构或纳米级几何形状,是提高传感器灵敏度较为有效的方法㊂目前已出现的较为常见的微观结构如棘突结构[46-47]㊁微圆顶结构[48]㊁微纳米棒状结构[49]㊁微金字塔结构[50]㊁空心球微结构[17]㊁皱纹结构[15]㊁互锁结构[28]㊁微柱结构[51]及各种仿生微结构[21,52],这些微结构可以为传感器两电极之间提供丰富的接触点,来提高传感器的性能㊂77Vol.61㊀No.2Research on resistive flexible tactile sensors and their current applications in the field of medical and health care在这些微观结构中,因人类表皮的微观结构与砂纸表面具有相似的形貌,使用砂纸作为模板来制备的具有随机高度分布的棘突微结构[53],不仅可检测细微压力的极限且具有成本较低,制作工艺简单等优点㊂Sun 等[54]将石墨与聚二甲基硅氧烷(PDMS )的混合液倒在砂纸模板上,直接形成具有棘突结构的导电膜㊂皱纹结构的开发同样是仿制人类皮肤的一种微结构设计,类似于褶皱的结构为传感器提供了可拉伸性㊂Jia 等[15]通过梯度减少氧化石墨烯(rGO )形成具有皱纹结构的导电层,制备的传感器表现出出色的灵敏度,如图3(a )所示㊂为了设计出合理的微观结构,将特殊的生物∕植物表面微结构进行仿制,是一种便捷且能有效提高传感器灵敏度的方法㊂Yan 等[21]通过仿制银杏叶表面微结构制备的MXene 基压力传感器,灵敏度高达403.46kPa -1,如图3(c )所示㊂除了选择在织物㊁薄膜㊁凝胶等柔性基体表面进行微观结构设计,还可采用静电纺丝喷涂的方法[55],由于纤维的交错排列,同样可以在传感层表面形成精细的多层网络微结构㊂Gao 等[56]用柔性锡(IV )掺杂的SrTiO 3,采用溶胶-凝胶静电纺丝法制备的柔性陶瓷纳米纤维膜,在小于400Pa 的低压范围下灵敏度可达2.24kPa –1,且表现出优异的稳定性,如图3(b )所示㊂图3㊀二维平面结构传感器件原理和结构示意Fig.3㊀Schematic diagram of the principle and structure of atwo-dimensional planar structure sensor element综上所述,二维平面结构传感器件只能在有限的压力范围内具有高灵敏度,为了提高其应力监测范围,设计新型的织物表面微结构,增大阻值变化是有效的解决途径㊂同时在对织物进行导电处理时选择适合的导电材料,增加导电通道,通过改善导电材料的分散性可提高织物的导电性㊂1.3㊀多维立体结构传感器件多维立体结构设计的电阻式压力传感器,得益于其空间结构存在高孔隙且基材具有良好的弹性,相邻多孔骨架之间的 接触效应 可产生大幅度的电阻变化,使其总能在宽线性范围内具有高灵敏度㊂常见的制备多维立体空间结构的策略主要包括多层微结构叠加[52,57,58]㊁赋予三维(3D )多孔基材传感性能[59-61]㊁导电 骨架 团聚三维结构[62]㊂多层微结构构筑的立体结构可以很好地优化传感器线性传感范围,相较于单层微结构,使传感器能够在大的压力范围下保持高灵敏度[63]㊂Lee 等[28]堆叠多层具有互锁微圆顶结构设计的传感层,如图4(a )所示㊂由于逐层之间的应力分布,使传感器在0.0013~353kPa 的宽压力范围内可线性响应㊂直接赋予三维(3D )多孔基材传感性能的策略,避免了逐层组装的麻烦,具有低成本㊁可大规模制备等优点㊂常用的多孔基材主要包括泡沫[64]㊁海绵[65]㊁热塑性弹性体(TPE )[66]等,这些材料具有丰富的3D 网络结构,便于将导电材料涂覆到其弹性体骨架上㊂Zhang 等[67]在海绵上浸渍碳纳米管(CNT ),上下电极采用银浆涂覆作为导电层,制作了一款价格低廉且具有高性能和简单制造工艺的传感器㊂其中,将海绵经预压缩处理后在其骨架上获得裂纹结构的设计[68],对于弹性三维微孔压阻材料来说具有重要研究意义㊂Zhang 等[69]将通过导电纤维素纳米纤维(CNF )㊁AgNWs 制备的导电海绵经预压缩处理后,在海绵骨架表面产生裂纹结构,如图4(b )所示(根据压缩速率不同,裂纹产生的密度也会随之变化),基于小应变的 裂纹效应 ,该传感器的检测限可低至0.2%㊂虽然基于聚合物材料的传感器具有高灵敏度和较大的工作压力范围,但聚合物材料普遍存在弹性回复性差㊁恢复滞后等问题,因此继续探索其他新型材料构筑3D 结构是必要的㊂Chen 等[70]将水性MXene 油墨和植物纤维通过物理发泡的方法来制作类似于海绵的三维结构,再对其通过组装㊁浸涂㊁封装后制备的压阻式传感器表现出的可压缩应变达60%㊂图4㊀多维立体结构传感器件原理和结构示意Fig.4㊀Schematic diagram of the principle and structure of a multidimensional three-dimensional structure sensor element87第61卷㊀第2期电阻式柔性触觉传感器的研究与医养健康领域应用现状综上所述,多维立体结构的传感器件主要存在弹性回复性差㊁制造难度较大等问题,弹性回复性差主要是由于传感器材料在反复压缩过程中发生塑性失真㊁疲劳等㊂其次传感器立体结构设计得不均匀,弹性变形后也很难回复到原有状态㊂在未来可以引入新的材料制备技术和制造工艺,如微纳米加工技术㊁3D打印等,以提高传感器的制造精度,从根本上改善传感器的回复性㊂2㊀电阻式柔性触觉传感器在医养健康领域应用现状2.1㊀临床医学及生命体征监测应用随着医疗技术和条件的快速发展,多样化的传感器作为可穿戴医疗设备的重要组成部分,已经应用于各个方面㊂其中,电阻式柔性触觉传感器对微小应力变化非常敏感,可以检测到细微的触摸和压力信息,对临床应用兴起的机器人辅助微创手术的发展具有重要意义㊂Aubeeluck等[71]将多壁碳纳米管(MWCNTs)和热塑性聚氨酯(TPU)复合材料制备的油墨进行丝网印刷得到柔性薄膜,再将具有微结构的叉指电极薄膜进行多层叠加后进行封装,设计和制造了一种9mm2的超薄柔性电阻触觉传感器,用于机器人辅助微创手术中磁性微夹持器手术工具,提高了手术的安全性㊂生命体征是人体基本身体机能的测量值,用于评估人体的身体健康状况㊂而传感器是各类探知生命体征智能端口的核心元器件,是采集生命体征信息㊁构建数字化管理平台㊁实现健康风险科学预警的重要途径㊂电阻式柔性触觉传感器通过模仿皮肤的传感特性制备的电子皮肤可有效地克服传统医疗设备笨重㊁繁琐等缺陷,实现对人体体征信息的全方位监测㊂Chao等[24]将MXene油墨丝网印刷到丝素纳米纤维膜上制备的MXene∕蛋白质的电阻式压力传感器组装的电子皮肤具有良好的生物相容性,通过电阻变化检测人类的脉冲波型,来评估佩戴者的心血管状况及判断是否存在血管老化和动脉僵硬等问题,如图5(a)所示㊂Li等[27]通过将壳聚糖和MXene交替涂覆到PU海绵骨架上制备的传感器能有效检测许多非接触运动,可以隔着塑料面罩检测呼吸和说话,并进行语音识别,在未来临床医学监测方面具有巨大的潜力,如图5 (b)所示㊂此外,针对当代年轻人的生活需求及生活方式的转变,将传感器集成在腕带㊁手表㊁护膝等可穿戴设备中,更易于在日常生活运动中对心率进行监测㊂Gao等[72]演示了一种具有微流体膜片的压力传感器,分别将传感器嵌入聚二甲基硅氧烷(PDMS)腕带和PDMS手套,在触摸或握住物体时,根据阻值变化可提供手的全面触觉反馈㊂佩戴该传感手腕进行运动,可实时测量运动者脉搏变化,进行心率监测㊂图5㊀电阻式柔性触觉传感器在生命体征监测领域的应用Fig.5㊀Application of resistive flexible tactile sensors in thefield of vital sign monitoring2.2㊀居家健康监测及康复治疗应用居家健康监测可以有效地进行个人健康管理及中老年疾病预防,不仅能提高治疗效果,而且还可节省公共医疗资源㊂对于老年人和慢性病患者而言,居家健康监测设备可提供长期的照护支持㊂足底压力监测对损伤预防㊁运动生物力学具有重要意义㊂Lee等[28]通过传感器阵列制作的智能鞋垫,可以清楚地监测行走过程中的高脚压分布,如图6(a)所示㊂对于一些老年人的步态监测,某些区域的异常步态和过度的脚压可能与很多疾病相关,如糖尿病足溃疡㊁帕金森病患者的特征性步态模式,监测老年人的步态模式和姿势可以对这些疾病进行早期诊断㊂Kim等[73]以隐形眼镜为基板,设计了一款可以监测眼内压的透明和可拉伸的多功能隐形眼镜传感器,如图6(b)所示㊂用于无线监测佩戴者的葡萄糖和眼内压,不仅适用于糖尿病患者,还可以帮助青年佩戴者评估眼睛健康,如青光眼筛查㊁视力保护等㊂Hu等[39]使用制备的碳杂化纤维(CHF)组装的光纤传感器,将其安装在腰椎和颈椎上,可捕获各种生理信号,时实精确记录坐姿信号,当坐姿不规范时,基于该传感器的警告系统会发出警示,帮助指导纠正坐姿,改善不良的生活方式㊂此外,通过与触觉显示器相结合,实现人机交互,将日常监测数据可视化,对康复治疗具有重要意义㊂Zhong等[23]将传感器固定在纺织手套的指关节区域,并且基97Vol.61㊀No.2Research on resistive flexible tactile sensors and their current applications in the field of medical and health care于该传感器建立人机界面,如图6(c )所示㊂佩戴患者根据电脑提示做出指定手势,开发了一个智能康复训练平台,以有趣和具有挑战性的方式帮助患者训练和提高手指关节技能,在康复医疗㊁外骨骼机械手甚至工业制造方面显示出潜在的应用前景㊂图6㊀电阻式柔性触觉传感器在居家健康监测及康复治疗领域的应用Fig.6㊀Application of resistive flexible tactile sensors in the field ofhome health monitoring and rehabilitation therapy3㊀结㊀论电阻式柔性触觉传感器因其原理简单㊁成本较低等特点,在柔性可穿戴领域中具有显著优势㊂本文综述了近年来电阻式柔性触觉传感器结构设计在不同维度上的最新进展,结果表明:不论是一维纤维∕纱线基传感器件㊁二维平面结构设计传感器件,还是多维立体传感器件,都需要对其结构进行创新设计,才能够在原有的基础上,实现传感性能大幅度提升㊂在已确定传感器件的形状和尺寸要求下,构筑 微结构 增大两电极间的接触点∕空隙是提升传感器灵敏度较为有效的策略㊂同时,除了注重其结构设计,还可以围绕材料的选择进行创新㊂此外,虽然电阻式柔性传感器虽已经在柔性电子㊁医疗监测㊁人机交互等各个领域都有了较大的进展,但目前同样存在一些方向需要突破㊂1)柔性电阻式触觉传感器在长时间使用或复杂环境中可能会受到损坏或性能下降的影响㊂为了提高稳定性和可靠性,需要改进材料的耐久性和稳定性,解决电阻元件的老化问题,并增强传感器的保护措施㊂2)根据使用者的需求对传感器进行功能设计,整合其他传感器模块,如温度㊁湿度等,提供更广泛的应用领域㊂3)在进行传感器设计和制造时,考虑成本效益和生产难度,开发低成本且可批量生产的传感器是未来的发展重点㊂‘丝绸“官网下载㊀中国知网下载参考文献:[1]CASTELLANOSG M ,CONZALEZ M C ,RUBIO G B ,et al.ACognitive Psychological Approach to Identify the Significant of the Role of Visual Sense in Haptic Sense [C ].Wuhan :International Conference on Biometrics and Kansei Engineering (ICBAKE ),2013.[2]WANG C ,LIU C ,SHANG F ,et al.Tactile sensing technology inbionic skin :A review [J ].Biosensors and Bioelectronics ,2023(220):114882.[3]王康.基于MXene 的高性能柔性触觉传感器[D ].长春:吉林大学,2021.WANG Kang.High Performance Flexible Tactile Sensor Based on MXene [D ].Changchun :Jilin University ,2021.[4]CAO M ,SU J ,FAN S ,et al.Wearable piezoresistive pressuresensors based on 3D graphene [J ].Chemical Engineering Journal ,2021(406):126777.[5]潘晓君,鲍容容,潘曹峰.可穿戴柔性触觉传感器的研究进展[J ].高等学校化学学报,2021,42(8):2359-2373.PAN X J ,BAO R R ,PAN C F.Research progress of flexible tactile sensors applied to wearable electronics [J ].Chemical Journal of Chinese Universities ,2021,42(8):2359-2373.[6]ZHONG M J ,ZHANG L ,LIU X ,et al.Wide linear range andhighly sensitive flexible pressure sensor based on multistage sensing process for health monitoring and human-machine interfaces [J ].Chemical Engineering Journal ,2021(412):128649.[7]LI X P ,LI Y ,LI X ,et al.Highly sensitive ,reliable and flexiblepiezoresistive pressure sensors featuring polyurethane sponge coated with MXene sheets [J ].Journal of Colloid and Interface Science ,2019(542):54-62.[8]LEE Y ,PARK J ,CHO S ,et al.Flexible ferroelectric sensors withultrahigh pressure sensitivity and linear response over exceptionally broad pressure range [J ].Acs Nano ,2018,12(4):4045-4054.8第61卷㊀第2期电阻式柔性触觉传感器的研究与医养健康领域应用现状[9]LEE H J,YANG J C,CHOI J,et al.Hetero-dimensional2DTi3C2T x MXene and1D graphene nanoribbon hybrids for machine learning-assisted pressure sensors[J].Acs Nano,2021,15(6): 10347-10356.[10]IQBAL S M A,MAHGOUB I,DU E,et al.Advances inhealthcare wearable devices[J].Npj Flexible Electronics,2021,5(1):9.[11]MENG K,XIAO X,WEI W,et al.Wearable pressure sensors forpulse wave monitoring[J].Advanced Materials,2022,34(21): 2109357.[12]HWANG J,KIM Y,YANG H,et al.Fabrication of hierarchicallyporous structured PDMS composites and their application as a flexible capacitive pressure sensor[J].Composites Part B: Engineering,2021(211):108607.[13]BAI N,WANG L,WANG Q,et al.Graded intrafillablearchitecture-based iontronic pressure sensor with ultra-broad-range high sensitivity[J].Nature Communications,2020(1):209. [14]BOUTRY C M,KAIZAWA Y,SCHROEDER B C,et al.Astretchable and biodegradable strain and pressure sensor for orthopaedic application[J].Nature Electronics,2018(1):314-321.[15]YANG Y,PAN H,XIE G,et al.Flexible piezoelectric pressuresensor based on polydopamine-modified BaTiO3∕PVDF composite film for human motion monitoring[J].Sensors and Actuators A: Physical,2020(301):111789.[16]CHEN Z,WANG Z,LI X,et al.Flexible piezoelectric-inducedpressure sensors for static measurements based on nanowires∕graphene heterostructures[J].Acs Nano,2017,11(5):4507-4513.[17]CAI Y W,ZHANG X N,WANG G G,et al.A flexible ultra-sensitive triboelectric tactile sensor of wrinkled PDMS∕MXene composite films for E-skin[J].Nano Energy,2021(81):105663.[18]JIN T,SUN Z,LI L,et al.Triboelectric nanogenerator sensors forsoft robotics aiming at digital twin applications[J].Nature Communications,2020(11):5381.[19]ZHU G,YANG W Q,ZHANG T,et al.Self-powered,ultrasensitive,flexible tactile sensors based on contact electrification [J].Nano Letters,2014,14(6):3208-3213.[20]JIA J,HUANG G,DENG J,et al.Skin-inspired flexible and high-sensitivity pressure sensors based on rGO films with continuous-gradient wrinkles[J].Nanoscale,2019,11(10):4258-4266. [21]CHENG Y,MA Y,LI L,et al.Bioinspired microspines for a high-performance spray Ti3C2T x MXene-based piezoresistive sensor[J].Acs Nano,2020,14(2):2145-2155.[22]PAN L,CHORTOS A,YU G,et al.An ultra-sensitive resistivepressure sensor based on hollow-sphere microstructure induced elasticity in conducting polymer film[J].Nature Communications, 2014(5):3002.[23]PENG Y,YANG N,XU Q,et al.Recent advances in flexibletactile sensors for intelligent systems[J].Sensors,2021,21(16): 5392.[24]DING Y,XU T,ONYILAGHA O,et al.Recent advances inflexible and wearable pressure sensors based on piezoresistive3D monolithic conductive sponges[J].Acs Applied Materials& Interfaces,2019,11(7):6685-6704.[25]CHEN B,ZHANG L,LI H,et al.Skin-inspired flexible and high-performance MXene@polydimethylsiloxane piezoresistive pressure sensor for human motion detection[J].Journal of Colloid and Interface Science,2022(617):478-488.[26]YAN J F,MA Y,JIA G,et al.Bionic MXene based hybrid filmdesign for an ultrasensitive piezoresistive pressure sensor[J].Chemical Engineering Journal,2022,431(4):133458. [27]佘明华,徐瑞东,韦继超,等.纺织基柔性触觉传感器及可穿戴应用进展[J].丝绸,2023,60(3):60-72.SHE M H,XU R D,WEI J C,et al.Textile-based flexible tactile sensors and wearable applications[J].Journal of Silk,2023,60(3):60-72.[28]CHAO M Y,HE L,GONG M,et al.Breathable Ti3C2T x MXene∕Protein nanocomposites for ultrasensitive medical pressure sensor with degradability in solvents[J].Acs Nano,2021,15(6):9746-9758.[29]OH Y S,KIM J H,XIE Z,et al.Battery-free,wireless softsensors for continuous multi-site measurements of pressure and temperature from patients at risk for pressure injuries[J].Nature Communications,2021,12(1):5008.[30]CHO S,HAN H,PARK H,et al.Wireless,multimodal sensorsfor continuous measurement of pressure,temperature,and hydration of patients in wheelchair[J].Npj Flexible Electronics,2023,7(1):8.[31]HAN J,XU C,ZHANG J,et al.Multifunctional coaxial energyfiber toward energy harvesting,storage,and utilization[J].Acs Nano,2021,15(1):1597-1607.[32]YU R,ZHU C,WAN J,et al.Review of graphene-based textilestrain sensors,with emphasis on structure activity relationship[J].Polymers,2021,13(1):151.[33]XU L,JIAO X,SHI C,et al.Single-walled carbon nanotube∕copper core-shell fibers with a high specific electrical conductivity [J].Acs Nano,2023,17(10):9245-9254.18Vol.61㊀No.2Research on resistive flexible tactile sensors and their current applications in the field of medical and health care[34]TANG Z,JIA S,WANG F,et al.Highly stretchable core-sheathfibers via wet-spinning for wearable strain sensors[J].Acs Applied Materials&Interfaces,2018,10(7):6624-6635. [35]WU J,WANG M,DONG L,et al.A trimode thermoregulatoryflexible fibrous membrane designed with hierarchical core-sheath fiber structure for wearable personal thermal management[J].Acs Nano,2022,16(8):12801-12812.[36]LI P,GAO X,ZHAO B,et al.Multi-color tunable and whitecircularly polarized luminescent composite nanofibers electrospun from chiral helical polymer[J].Advanced Fiber Materials,2022, 4(6):1632-1644.[37]INNOCENT M T,ZHANG Z,CAO R,et al.Piezoresistive fiberswith large working factors for strain sensing applications[J].Acs Applied Materials&Interfaces,2023,15(1):2277-2288. [38]LIU Z,ZHENG Y,JIN L,et al.Highly breathable and stretchablestrain sensors with insensitive response to pressure and bending[J].Advanced Functional Materials,2021,31(14):2007622. [39]HU Y F,HUANG T,ZHANG H,et al.Ultrasensitive andwearable carbon hybrid fiber devices as robust intelligent sensors [J].Acs Applied Materials&Interfaces,2021,13(20):23905-23914.[40]ZHONG W B,MING X,JIANG H,et al.Full-textile humanmotion detection systems integrated by facile weaving with hierarchical core-shell piezoresistive yarns[J].Acs Applied Materials&Interfaces,2021,13(44):52901-52911. [41]ZHOU J,XU X,XIN Y,et al.Coaxial thermoplastic elastomer-wrapped carbon nanotube fibers for deformable and wearable strain sensors[J].Advanced Functional Materials,2018,28(16): 1705591.[42]WANG Y H,ZHU J,SHEN M,et al.Three-layer core-shell Ag∕AgCl∕PEDOT:PSS composite fibers via a one-step single-nozzle technique enabled skin-inspired tactile sensors[J].Chemical Engineering Journal,2022(442):136270.[43]DING X C,ZHONG W,JIANG H,et al.Highly accuratewearable piezoresistive sensors without tension disturbance based on weaved conductive yarn[J].Acs Applied Materials&Interfaces, 2020,12(31):35638-35646.[44]YU L T,YEO J C,SOON R H,et al.Highly stretchable,weavable,and washable piezoresistive microfiber sensors[J].Acs Applied Materials&Interfaces,2018,10(15):12773-12780. [45]ZHANG J,WANG Y,ZHOU J,et al.Multi-functional STF-basedyarn for human protection and wearable systems[J].Chemical Engineering Journal,2023,453(2):139869.[46]LI W,JIN X,HAN X,et al.Synergy of porous structure andmicrostructure in piezoresistive material for high-performance and flexible pressure sensors[J].Acs Applied Materials&Interfaces, 2021,13(16):19211-19220.[47]YANG M,CHENG Y,YUE Y,et al.High-performance flexiblepressure sensor with a self-healing function for tactile feedback[J].Advanced Science,2022,9(20):2200507.[48]YAO B,YE Z,LOU X,et al.Wireless rehabilitation trainingsensor arrays made with hot screen-imprinted conductive hydrogels with a low percolation threshold[J].Acs Applied Materials& Interfaces,2022,14(10):12734-12747.[49]CHEN D,LIU Z,LI Y,et al.Unsymmetrical alveolate PMMA∕MWCNT film as a piezoresistive e-skin with four-dimensional resolution and application for detecting motion direction and airflow rate[J].Acs Applied Materials&Interfaces,2020,12(27): 30896-30904.[50]CHOONG C L,SHIM M B,LEE B S,et al.Highly stretchableresistive pressure sensors using a conductive elastomeric composite on a micropyramid array[J].Advanced Materials,2014,26(21): 3451-3458.[51]PARK H,JEONG Y R,YUN J,et al.Stretchable array of highlysensitive pressure sensors consisting of polyaniline nanofibers and au-coated polydimethylsiloxane micropillars[J].Acs Nano,2015, 9(10):9974-9985.[52]SHI J,WANG L,DAI Z,et al.Multiscale hierarchical design of aflexible piezoresistive pressure sensor with high sensitivity and wide linearity range[J].Small,2018,14(27):1800819. [53]PANG Y,ZHANG K,YANG Z,et al.Epidermis microstructureinspired graphene pressure sensor with random distributed spinosum for high sensitivity and large linearity[J].Acs Nano,2018,12(3):2346-2354.[54]SUN Q J,ZHUANG J,VENKATESH S,et al.Highly sensitiveand ultrastable skin sensors for biopressure and bioforce measurements based on hierarchical microstructures[J].Acs Applied Materials& Interfaces,2018,10(4):4086-4094.[55]ZHOU Y,ZHAO L,TAO W,et al.All-nanofiber networkstructure for ultrasensitive piezoresistive pressure sensors[J].Acs Applied Materials&Interfaces,2022,14(17):19949-19957. [56]GAO X,ZHOU F,LI M,et al.Flexible stannum-doped SrTiO3nanofiber membranes for highly sensitive and reliable piezoresistive pressure sensors[J].Acs Applied Materials&Interfaces,2021,13(44):52811-52821.[57]XU J,ZHANG L,LAI X,et al.Wearable RGO∕MXenepiezoresistive pressure sensors with hierarchical microspines for detecting human motion[J].Acs Applied Materials&Interfaces,28。