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综述:可拉伸生物电子学中的无线技术
《Journal of Materials Chemistry C》:Wireless technologies in stretchable bioelectronics
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月26日 来源:Journal of Materials Chemistry C 5.1
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可拉伸生物电子设备通过集成无线供电与通信技术突破有线连接和刚性电源限制,实现皮肤贴附、体内植入甚至可吞咽设备的无束缚运行。本文系统综述了包括感应、电容、射频、超声及光学等5类无线供电方法,以及适配柔性变形的RFID、NFC、蓝牙/WiFi/ZigBee和光/超声通信策略,探讨新型弹性基材、导体材料及系统集成的创新进展,分析可穿戴健康监测、植入式医疗器件和 ingestible传感器的应用场景,最后提出长期生物相容性、器件耐久性和安全供能等关键挑战与未来发展方向。
可拉伸的生物电子设备能够与人体紧密地结合,但它们的潜力往往受到有线连接或刚性电源需求的限制。无线能量传输和通信技术的集成解决了这些限制,使得生物电子设备能够在皮肤上、体内植入甚至被吞咽的情况下实现完全无需外接电源且贴合身体的操作。本文全面回顾了适用于可拉伸生物电子设备的无线技术,以及这些领域交叉处所面临的独特挑战。我们阐述了无线能量传输的原理——包括感应式、电容式、射频式、超声波式和光学方法——以及适合可拉伸/可变形设备的无线数据通信策略,如RFID、NFC、蓝牙/Wi-Fi/ZigBee以及光学/超声波技术。文章还讨论了实现具有无线功能的可拉伸电路的关键材料选择和制造方法,重点介绍了可拉伸基底、导体和系统集成技术的最新进展。随后,我们分析了可穿戴健康监测、植入式医疗设备和可吞咽传感器等应用实例,强调了无线技术如何提升可拉伸系统的性能和可用性。最后,我们探讨了目前仍存在的挑战(如确保长期生物相容性、设备耐用性和安全能源使用),并展望了这一新兴多学科领域的未来发展。
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