背景概述

本文回顾了用于可穿戴传感器的无线技术，包括RFID、NFC、蓝牙、Wi-Fi、LoRa等。同时，介绍了这些技术在可穿戴传感器中的应用，例如监测人体生理信号。高端医疗器械展看到，文章还重点讨论了用于无线模块的新材料，如金属纳米粒子、碳纳米材料和MXene等。通过这些无线技术的集成和系统级整合，可穿戴传感器实现了对人体生理信号的远程、连续监测，为个性化医疗保健提供了新的解决方案。

图文导读

图片来源：发光材料与器件应用

图1. 针对个性化和精准医疗的无线可穿戴传感系统的概念化。总体而言，附着于人体皮肤或植入人体内部的无线可穿戴传感器可以记录与健康相关的生理信号，并将采集到的数据传输到智能手机或云服务器进行进一步分析，实现连续监测、远程诊断、治疗等功能。

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图2. 说明各种导电纳米材料(包括金属、碳和MXenes)实现的通用无线技术及其在柔性和可穿戴传感中的应用，如电子皮肤、智能隐形眼镜、可植入脑接口、血管电子和人机界面。

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图3. 几种常用的无线传输方法的比较。a)RFID(主动和被动RFID)。b) NFC技术。c)蓝牙控制系统中的蓝牙功能。d) Wi-Fi.e)分数。

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图4. 金属粒子的形态和所制作的无线标签。a)Ag薄片的扫描电子显微镜(SEM)图像和可拉伸天线的照片。(b)波状Ag纳米线、透明天线的扫描电镜图像，并测量了拉伸条件下的返回损失。c)lm器件在200%应变拉伸下的照片。

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图5. 基于碳纳米材料的无线传感器。a)氧化石墨烯薄膜的扫描EM图像和氧化石墨烯湿度传感器的传感性能。b)sno2/石墨烯复合材料的SEM图像和无芯片RFID湿度传感器的传感性能。c)基于cnt的无芯片射频识别技术，用于应变传感。d)石墨烯纸的扫描电镜图像和所制作的传感器的照片。

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图6. 基于mxenes的无线天线。a)MXeneNFC天线的照片，显示了门锁和标识标签的应用。b)在不同频率下工作的基于mxenes的贴片天线的返回损耗，以及与铜天线的比较。c)可拉伸MXene天线和拉伸下反射的照片和SEM图像。d)不同厚度的MXene偶极子天线的照片和反射效率。

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图7. 由可穿戴传感器、有线连接和外部电路组成的混合集成示意图。当传感器应用于信号获取的刺激时，记录的信息通过电线传输到电路，然后通过Wi-Fi、蓝牙、NFC或其他无线通信技术进行无线传输。

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图8. 柔性传感器与NFC模块的混合集成。a)基于MXene NFC天线的无线传感系统，集成储能、温度和湿度传感器。b)将MXene应变传感器与无线节点集成的示意图。c)基于nfc的乙肝病毒远程检测和评估电化学传感系统示意图。

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图9. 柔性传感器与蓝牙模块的混合集成。a)基于e-纹身的蓝牙无线系统示意图及在扭转变形情况下记录的心电信号。b)在手上有一个转移的多层电子转移纹身(METT)的照片和基于蓝牙的传感系统来控制机械手。c)将光纤应变传感器与蓝牙模块集成的可穿戴医疗保健系统的原理图和照片。d)智能口罩与mxene涂层纸巾(MTP)传感器与蓝牙模块的集成后拍摄的照片，以及远程监控平台的示意图。e)通过将压电传感器阵列与蓝牙模块集成来监测血压的可穿戴无线传感系统的光学图像。f)用于脑神经调制和组织温度检测的基于纤维的无线传感系统的原理图。g)一张带有多功能传感器和蓝牙模块进行实时代谢监测的无线可穿戴贴片的照片。比例尺：2 cm。h)用于连续脉冲波监测的FPCB和智能无线手表的照片。

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图10. 柔性传感器与无线模块的单片集成。a)传感器和芯片单片集成成单一结构的示意图。b)通过将温度传感器与RFID芯片单片集成的基于RFID的温度传感系统的原理图和传感性能。c)与RLC谐振天线集成的石墨烯传感器原理图。d)将有机纳米复合材料与RFID天线单片集成的无线气体传感系统原理图。e)基于RFID和聚吡咯(C-PPy)纳米颗粒的无线传感器系统的照片。

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图11. 用于监测人体皮肤信号的无线传感系统。a)一种用于监测生理信号的人体上监测系统。b)一种用于监测热率(HR)、脉冲率(PR)和皮肤温度的软的、空心的无线传感装置。c)一种基于MOF的汗液营养检测无线传感系统。d)一种基于saw的无芯片无线e-皮肤，用于与皮肤的适形接触。

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图12. 用于监测汗液中的生理信号的无线传感系统。a)一种集成的可穿戴跟踪器，用于无线监测汗液中的生物标志物。b)无电池无线可穿戴汗液传感器系统，用于实时监测汗液中的pH和Na+水平。比例尺：4 cm。c)一种汗液微电子(SE)系统，由四包装的汗液激活电池(FSAB)提供动力，用于连续和实时测量汗液中的pH、Na+和葡萄糖浓度。d)一种无电池、生物燃料驱动的电子皮肤，用于对各种代谢分析物和皮肤温度的多重无线传感。

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图13. 用于监测人体运动的无线传感系统。a)一种基于离子-水凝胶的可穿戴应变传感系统，用于在较宽的工作温度下实时监测人体运动。b)一种灵活的基于cnt的传感系统，用于检测肌肉扩张或松弛，以监测喉咙相关疾病。c)一种基于MXene/蛋白质纳米复合材料的压力传感系统，用于监测人类心理信号和手指按压。d)一种集成的基于lm的惯性传感器，用于实时无线监测人体运动和控制机械臂。e)一种用于检测人体运动的基于有机水凝胶的无线传感器。

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图14. 用于监测生物标志物的无线智能镜头。a)基于超薄二硫化钼晶体管的蛇纹网传感器系统，用于测量葡萄糖水平和角膜温度。b)一种用于远程监测MMP- 9浓度和控制眼睛温度的智能隐形眼镜。

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图15. 用于实时记录神经和血管信号的植入式传感系统。a)可植入的神经探针，包括对二甲基层、Au电极、In2O3和Si基质，用于体内血清素监测。b)自组装的多功能神经探针，用于长期的光遗传刺激和神经元活动的电记录。c)通过植入活大鼠大脑的生物可吸收硅传感器，无线记录颅内压(ICP)和温度。d)兔体内血管压力测量的工作原理和植入无电池支架和传感器系统。

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