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  顏色提供了一種簡單直接的信息傳遞方式。很多可穿戴設備會通過改變顏色來監測皮膚生理信號，這些信號可以用肉眼直接識別，為患者/醫生感知刺激提供簡單直接的傳感/映射路徑。在過去的十年中，基于變色的健康監測引領了可穿戴設備的發展，這是因為它們與可穿戴電子器件比起來具有很多優點，例如，易讀取、快速響應、可逆性、低成本和制造程序簡單等。由于響應變色材料在外部刺激（例如，機械力、濕度、光、電壓及溫度）下可產生肉眼可見的顏色變化，可將其用作傳感元件去監測表皮生理信號。但是，變色可穿戴傳感的發展仍處于萌芽階段，需要解決許多問題，例如與皮膚貼合度低、視覺信號干擾、連續監測時間短和耐用性差。

  鑒于此，西安交通大學徐峰教授團隊在《先進材料》(Advanced Materials)上，以Materials with Tunable Optical Properties for Wearable Epidermal Sensing in Health Monitoring為題發表綜述。總結了一系列可以在溫度、pH、光和電場等因素刺激下變色的材料，以及將其集成在可穿戴表皮傳感器上，作為健康監測的應用。生理信號通常分為三個部分，即物理信號、電生理信號和化學信號，三種信號與健康狀況高度相關，也可以集成到一個單一平臺中進行多生理信號監測。此外，還對這些變色可穿戴監測設備的制備、最新進展及應用進行了總結和討論；最后，提出了新一代可穿戴設備面臨的挑戰和機遇。

設計策略

  將多個傳感元件與不同結構（例如1D、2D、3D）相結合是可穿戴變色傳感領域需要高度關注的設計理念。基于這些結構設計，探索相關傳感部件和基底材料，通過簡便的制作步驟實現對皮膚生理信號的高靈敏度監測，開發出新型可穿戴變色傳感器。未來的智能健康監測平臺將升級為“一個系統=多個結果”，對多個生理信號同時監測，全面了解身體健康狀況。

 

挑戰與展望

  總體而言，可穿戴變色傳感器仍然面臨挑戰，例如生物相容性、粘附性、拉伸性和柔韌性、長期穩定監測和靈敏度。除此之外，未來的工作還需要關注集成、感知、隱私保護和無干擾視覺呈現等。在這篇綜述中，他們得出結論，可穿戴變色傳感器已經有足夠的檢測靈敏度、生物相容性和多功能性，在健康監測中的應用方面已經有了顯著成就。在過去的十年中，新型變色材料取得了長足進展。盡管前景廣闊，但目前可穿戴變色傳感器尚未抓住巨大的市場機會，因為它們在靈敏度、特異性、可重復使用性和耐用性仍然有待提高。相信，通過變色方式可實現非侵入性和長期連續監測的最終目標，為新一代可穿戴傳感器開拓新天地。

  該論文由西安交通大學、香港中文大學、牛津大學、中國人民解放軍空軍軍醫大學及西安醫學院的通力協作下完成。論文的第一作者為生命學院仿生工程與生物力學研究所韓斐助理教授，西安交通大學徐峰教授為通訊作者，論文第一單位為西安交通大學生命學院生物醫學信息工程教育部重點實驗室。

  該研究工作得到了國家自然科學基金、西安交通大學基本科研業務費、陜西省自然科學基金以及中國博士后科學基金面上項目等的資助。

  文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202109055

作者簡介：

  韓斐，西安交通大學生命學院助理教授。2013年獲得蘭州大學高分子化學與物理專業碩士學位，2017年取得澳大利亞新南威爾士大學博士學位，導師為ACS Sensors主編Justin Gooding教授。2020年，入選中國博士后國際交流計劃引進項目，并先后主持陜西省自然科學基金青年項目、國家自然科學基金青年項目及中國博士后科學基金面上資助。目前主要研究方向為響應型高分子復合材料、變色材料、仿生基粘附水凝膠、可穿戴傳感器及防偽標簽等。

  徐峰，西安交通大學生命學院教授/博導。先后于2001年和2004年獲得西安交通大學熱能與動力工程專業及工業工程專業雙學士學位和熱能工程專業碩士學位，2008年取得劍橋大學工程學博士學位。2008-2011年在哈佛醫學院/哈佛大學-麻省理工學院健康科學與技術研究中心（Harvard-MIT Health Science and Technology Institute）任博士后、研究員，2007年與盧天健教授創建并擔任西安交通大學仿生工程與生物力學研究中心（XJTU BEBC）主任。2011年8月全職回國，現任西安交通大學教授。先后入選國家自然科學基金委“優秀青年基金”支持計劃、教育部“新世紀優秀人才”支持計劃。科研方面，通過開發前沿生物材料和先進微納生物制造技術并建立多尺度多場數理模型，提出并拓展了多尺度的生物熱-力-電耦合行為理論和實驗研究體系，并將成果應用于藥物篩選、疾病診治和航天醫學等生物醫學領域，為公共衛生領域制定干預措施供了多元化新思路。H-index為73，文章引用次數大于21000，在2020/2021年度，被評為全球前2%科學家；2021年，被評為Clarivate高被引研究人員。

  團隊網站：http:// bebc.xjtu.edu.cn/