综述：健康监测应用的可穿戴智能化学传感器

摘要：可穿戴技术和设备正在从时尚消费电子产品逐渐深度融入人们的生活之中，可穿戴智能传感器因其灵活、简单、便携的特性而越来越受欢迎。从智能手表、智能眼镜到健康监测设备，可穿戴设备的种类正在不断扩大，使人们的生活更加便利和舒适。现在，健康和健身已不再是可穿戴技术和设备的

可穿戴技术和设备正在从时尚消费电子产品逐渐深度融入人们的生活之中，可穿戴智能传感器因其灵活、简单、便携的特性而越来越受欢迎。从智能手表、智能眼镜到健康监测设备，可穿戴设备的种类正在不断扩大，使人们的生活更加便利和舒适。现在，健康和健身已不再是可穿戴技术和设备的唯一应用领域。随着技术的不断发展，可穿戴设备已开始渗透到医疗保健、娱乐、工业、教育和安全等领域。

可穿戴化学传感器作为一种新兴技术，近年来备受关注。可穿戴化学传感器可检测人体内的化学物质，并将检测结果转化为电子或数字信号，用于监测人体健康状况并提供预警。这类传感器具有体积小、重量轻、易于操作且可重复使用等优点，通常由传感元件、信号处理电路和显示器件组成。可穿戴化学传感器已成为当前的研究热点，它们在医疗保健、健康监测、体育运动等方面具有广泛的潜在用途。

化学传感器在可穿戴技术中的应用多种多样，包括利用摩擦纳米发电（TENG）、压电纳米发电（PENG）、太阳能电池、热能和储能器件等。将化学传感器集成到可穿戴设备中具有多种优势，主要体现在体积小、重量轻、操作简单、适应性强以及能够满足多种应用场景。虽然这些传感器在可穿戴设备中发挥着重要作用，但在提高传感器的灵敏度和选择性、降低功耗以及提高稳定性等方面仍然存在一些挑战需要解决。

据麦姆斯咨询介绍，清华大学、北京航空航天大学、东北大学和北京体育大学的研究人员近期在Applied Sciences期刊上发表了一篇综述性文章。该论文综述了可穿戴智能化学传感器的最新研究进展，聚焦了它们在医疗保健、环境监测和安全评估等领域的潜在应用。研究人员总结了可穿戴智能化学传感器的优势，例如便捷性、实时数据采集等，同时也探讨了阻碍其广泛应用的挑战。

可穿戴智能化学传感器

纳米材料等先进材料和柔性电子的集成进一步提高了可穿戴智能化学传感器的性能和功能。文章讨论了各种类型的可穿戴化学传感器，包括基于电化学、光学和热检测方法的传感器，以及它们各自的优势和局限性。

各种可穿戴智能化学传感器的优缺点

可穿戴智能化学传感器的开发涉及多学科方法，结合了材料科学、工程学和生物医学研究。文章详细介绍了在制造这些传感器时采用的多种创新方法。例如，已有研究开发了一种用于检测二氧化氮（NO₂）的综合系统，该系统集成了一个平面超级电容器和一个多功能传感器。

该超级电容器采用聚乙烯醇/硼砂/琼脂糖/NaNO₃电解质和多壁碳纳米管（MWCNT）电极构建而成，MWCNT电极涂覆在金纳米片（AuNS）上。这种配置不仅增强了化学传感器的性能，还赋予了自我修复的特性，使其适用于可穿戴设备。

采用TENG的可穿戴化学传感器研究案例

此外，文章还强调了复合材料的使用，如氧化锌（ZnO）纳米线与MWCNT的结合，以构建高灵敏度的化学传感器。这些传感器可在室温下高效工作，对目标气体进行持续检测。研究人员突出了优化传感器设计以确保与可穿戴技术兼容的重要性，重点关注了舒适性、透气性和耐用性等方面。文章还讨论了超级电容器等储能器件的集成问题，强调了它们在为传感器供电和确保可靠运行方面的作用。

采用PENG的可穿戴化学传感器研究案例

讨论

文章全面概述了各种可穿戴智能化学传感器的性能。研究结果表明，这些传感器可以对气体和生物分子等一系列分析物实现高灵敏度和高选择性检测。例如，已有报道的一种性能卓越的NO₂检测系统，展示了将储能器件与化学传感器集成的潜力。

文章还讨论了部署可穿戴化学传感器所面临的挑战，特别是抗干扰性和信号稳定性。湿度和温度等环境因素会严重影响传感器读出的可靠性。为解决这些问题，研究人员建议加强器件封装，并使用对环境变化不太敏感的材料。

采用太阳能电池的可穿戴化学传感器研究案例

此外，文章还强调了用户舒适度在可穿戴化学传感器设计中的重要性。不可拉伸及刚性材料会导致佩戴者不适，妨碍传感器的长时间使用。研究人员主张使用轻便、透气且亲肤的材料来改善用户体验。可穿戴化学传感器的耐用性是另一个关键考量因素，因为其必须经得起日常磨损，同时保持功能的完整性。文章强调，创新设计需要将性能和用户舒适度放在首位。