實時監測人體狀態對人體健康至關重要，但這類監測設備成本高且不夠輕便，往往用于醫院的重癥監護病房中。這類技術如果可以應用到可穿戴設備上，那么就可以實現在日常生活中實時監測人體的健康狀況，如用于幫助提醒疲憊的人休息，輔助開發健身游戲和其他娛樂項目，輔助評估運動訓練強度等。柔性傳感器增強了在日常生活中持續健康監測的可能性，但這要求柔性傳感器重量輕、與皮膚兼容、足夠敏感、易于集成，并且能夠連續監測多種不同的生命指標。然而，將不同類型的傳感器集成到與人類皮膚兼容的可穿戴設備中仍然是一個挑戰。
五邑大學柔性傳感材料與器件研究開發中心羅堅義教授課題組報道了一種簡單、低成本的柔性集成傳感器。該傳感器將不同長度的兩根碳纖維固定在柔性印刷電路板（FPCB）上，其中長碳纖維作為溫度傳感器，兩根碳纖維相互交疊的交叉結作為應力傳感器，從而實現可同時檢測溫度和應力的集成傳感器（圖1）。
▲圖1 集成了溫度和應力傳感特性的柔性傳感器的結構和性能。
這種簡單、靈活的傳感器不僅可以實時監測皮膚溫度變化，還可以提取人體多個部位的大多數脈搏波，包括靜脈波。為了實現中醫脈診脈沖的可視化，課題組設計了一種帶有三個柔性傳感器的脈診手套來模擬中醫脈診。此外，研究人員設計了帶有四個柔性傳感器的可穿戴設備，將傳感器分別固定在人體不同部位(頸部、胸部、腋窩、指尖)，同時監測體溫、頸動脈脈搏、指尖動脈脈搏、呼吸頻率，成功提取了四個重要的生理指標——體溫 (BT)、血壓(BP)、心率(HR)和呼吸頻率(RR)，并對其進行分析，以識別運動、興奮、疲勞、憤怒和恐懼等不同身體狀態。（圖2，圖3）
▲圖2 柔性傳感器用于記錄人體不同穴位的脈搏波
▲圖3 人體狀態監測
該工作提出了一種多功能的低成本柔性集成傳感器，通過將不同長度的碳纖維固定在柔性印刷電路板上，利用簡單的結構設計實現對溫度和應力的檢測。該傳感器可以實時監測皮膚溫度的變化，還可以提取人體多個部位的脈搏波，為用于人體健康監測的柔性可穿戴傳感設備提供了一種簡單、低成本的制備方法。
以上成果以“Identifying human body states by using a flexible integrated sensor”為題發表在柔性電子領域國際頂刊Nature合作期刊npj Flexible Electronics上，文章的第一作者是五邑大學應用物理與材料學院2020屆碩士研究生金瑛，通訊作者為五邑大學羅堅義教授。
文獻及DOI：
Identifying human body states by using a flexible integrated sensor.
DOI：10.1038/s41528-020-00090-9.
