综述：用于下一代传感和医疗监护未来方向的皮肤嵌入式纹身传感器（TES）

《Advanced Materials Technologies》：On-Skin Tattoo-Embedded Sensors (TES) for Next-Generation Sensing and Future Directions for Healthcare Monitoring

本综述系统梳理了纹身嵌入式传感器（TES）这一新兴技术，重点阐述了其作为可穿戴医疗监护变革性方案的潜力。文章详细介绍了TES的制造原理、材料选择（如柔性生物相容性基底）与集成技术，并分类探讨了温度、压力、生化（Biochemical）及电生理（Electrophysiological）等多种传感器的工作原理与应用前景，为未来无创（Non-invasive）、实时连续监护技术发展提供了重要参考。

　　

Abstract

可穿戴医疗监护技术已成为一种变革性技术，它通过提供对生命体征和健康参数的连续、无创（Non-invasive）监测，具有彻底改变医疗保健领域的潜力。在各种创新方法中，纹身嵌入式传感器（Tattoo-embedded Sensors, TES）因其不显眼的特点以及连续、实时观察的潜力而获得了显著关注。这篇全面的综述综合了TES在医疗监护领域的最新研究和进展。综述首先讨论了基于纹身的传感器的基本原理，包括其制造方法、材料和集成技术。它探讨了可以嵌入纹身中的各种传感器类型，例如温度、压力、生化（Biochemical）和电生理（Electrophysiological）传感器，阐明了它们的工作原理和应用。本文详细讨论了这些传感器与柔性、生物相容性（Biocompatible）纹身基底的集成，重点介绍了该领域面临的挑战和最新进展。

纹身嵌入式传感器（TES）的核心优势在于其独特的形态。与传统笨重的可穿戴设备不同，TES直接附着于皮肤表面，宛如临时纹身，实现了真正意义上的无感化佩戴。这种紧密的皮肤接触确保了高质量信号采集的稳定性，为连续、高保真度的生理监测奠定了基础。

传感器原理与类型

TES技术涵盖了多种传感机制。温度传感器通常利用对温度敏感的材料，其电阻或其它电特性随皮肤温度变化而改变，从而实现精准测温。压力传感器则通过检测施加压力时传感器结构的微小形变来量化信号，在心血管健康监测（如脉搏波分析）和运动力学研究中具有应用价值。生化传感器是TES领域的前沿，致力于实现对汗液、组织液等生物标志物（如葡萄糖、乳酸、pH值）的无创、连续监测，为代谢性疾病管理提供了新途径。电生理传感器则直接记录皮肤表面的电信号，用于心电图（ECG）、肌电图（EMG）等生理电活动的监测，其性能得益于传感器与皮肤之间的低阻抗接触。

材料与集成挑战

实现上述功能的关键在于先进的材料科学与集成技术。TES的基底需要具备优异的柔性（Flexibility）、可拉伸性（Stretchability）和生物相容性（Biocompatibility），以确保佩戴舒适且不引起皮肤过敏。常用的材料包括超薄聚合物薄膜（如聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET）和水转印纸支撑的导电材料（如金属纳米线、石墨烯）。将功能性的传感元件（如纳米材料、电极）可靠地集成到这些柔性基底上是一大技术挑战。当前的研究方向包括开发新的印刷技术（如喷墨印刷）、转印方法和自愈合材料，以提升传感器的耐用性和稳定性。

未来展望

尽管TES技术前景广阔，但仍面临一些挑战需要克服。传感器的长期稳定性、在动态环境（如运动、出汗）下的可靠性、大规模制造的可行性以及数据的无线传输与电源问题都是当前研究的重点。未来的发展方向可能集中在开发多模态传感器（集成多种传感功能于一体）、实现自供能（如通过摩擦纳米发电机，TENG）以及结合人工智能进行智能数据分析，最终推动TES从实验室走向临床和日常健康管理应用。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。