全印刷多模态传感系统在运动健康监测中的突破性应用

为解决运动过程中生理生化信息连续监测的难题，研究人员开发了一种集成植入式葡萄糖/乳酸生物传感器、可穿戴心电图(ECG)和温度传感器的全印刷多模态传感系统(MSS)。该系统通过丝网印刷技术实现柔性化设计，在麻醉大鼠实验中与商用仪器数据一致性达Pearson相关系数>0.96，成功捕捉糖尿病模型大鼠运动时的血糖下降、乳酸累积等生理变化，证实规律运动可改善乳酸和心率水平，为精准健康管理提供新平台。

　　

在现代社会，心血管疾病和糖尿病等慢性病每年导致约2000万人死亡，而规律运动被证明是有效的辅助干预手段。然而，传统健康监测设备存在刚性结构、单模态检测等局限，难以在运动过程中实现连续监测。间质液(ISF)检测虽能反映血液生化指标，但现有系统集成度低，且缺乏与生理信号的协同分析能力。

浙江大学激发态能量转换与储能浙江省重点实验室的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表研究，通过丝网印刷技术(screen-printing)构建了包含植入式生物传感器、可穿戴ECG/温度传感器的全印刷多模态传感系统(MSS)。该系统采用柔性基底，工作电压低至0.4V，葡萄糖检测线性范围达0.1-20mM，在麻醉大鼠模型中与商用仪器对比显示Pearson相关系数>0.96。关键技术包括：1) 丝网印刷制备三电极生物传感器；2) 导电水凝胶修饰ECG电极；3) 定制电路板实现无线数据传输。

研究结果显示，植入式传感器成功捕捉到糖尿病模型大鼠运动时的血糖下降和乳酸累积现象，同时ECG传感器记录到心率提升12%，温度传感器检测到皮肤温度上升1.5°C。值得注意的是，经过4周规律运动干预后，大鼠运动时的乳酸峰值降低35%，证实运动能改善代谢能力。

结论部分指出，MSS首次实现了运动过程中ISF生化参数与生命体征的同步监测，其全印刷工艺使成本降低70%。该研究为运动代谢动力学研究提供了新工具，特别对糖尿病患者的运动处方制定具有临床指导价值。作者团队特别强调，该系统未来可通过增加电极阵列进一步拓展检测指标，推动个性化健康管理的发展。