客座编辑特刊：医疗物联网的社会影响：从身体可穿戴设备到脑部植入物

《IEEE Journal on Flexible Electronics》：Guest Editorial Special Issue on the Social Impact of the Internet of Medical Things: From Body Wearables to Brain Implants

　　

随着对医疗物联网（Internet of Medical Things, IoMT）、可穿戴健康监测和神经接口的需求持续增长，不仅需要柔性形态因素，还需要系统级设计、能效运行和人工智能集成。满足这些要求需要整个堆栈的协调进步，从材料和器件到电路、算法和封装。本期特刊中的文章介绍了几项创新，这些创新解决了柔性电子固有的技术瓶颈，从身体可穿戴设备到脑部植入物，同时涉及这些更广泛的社会影响。

随着医疗物联网（IoMT）需求增长，可穿戴健康监测和神经接口技术面临器件稳定性、系统级集成、能效及人工智能融合等瓶颈，同时需关注社会影响。为此，本期特刊聚焦于从身体可穿戴设备到脑植入物的柔性电子创新，涵盖器件、封装、系统、算法和治疗五个层面。相关研究发表在《IEEE Journal on Flexible Electronics》。研究人员通过五篇论文，在低功耗柔性晶体管、高密度软神经接口封装、共形多模态生物电子学、可解释解码算法及集成可穿戴治疗学方面取得进展，为临床可部署的IoMT系统奠定基础。

技术方法方面：Mehrolia等采用ZrO₂高k栅介质和IZO电极，在PET衬底上制备a-IGZO薄膜晶体管（TFT），系统分析活性层厚度等参数对稳定性的影响；Bai等提出E-Link，利用弹性导电中间层和螺纹盖压缩实现无插针连接，构建256通道微型基座连接器；Xing等开发FlexEGG，使用PEDOT:PSS、银纳米线等混合可拉伸导体实现皮肤共形接触；Ding等提出ST-CoG-XAI，结合双流编码器（非对称卷积网络和图神经网络）与谱-空-时交叉注意力Transformer，采用自监督对比预训练；Fan等综述柔性可穿戴药物递送技术，涵盖微针、电透皮、响应性释放及自供能等机制。

研究结果如下：

**器件级**：Mehrolia等人对完全透明低功耗a-IGZO TFT进行稳定性分析，采用ZrO₂高k栅介质和IZO电极，在PET衬底上实现阈值电压0.21 V、迁移率约8.37 cm²/V·s、开关比约10⁶。研究揭示了活性层厚度、栅介质厚度和固定电荷密度对正偏压应力不稳定的影响，识别出仅产生微小阈值电压偏移的层厚组合，为未来柔性IoMT应用的稳健低电压TFT设计提供指导。

**封装与集成级**：Bai等人引入E-Link，一种256通道微型基座连接器，用于高密度聚合物神经接口。通过弹性导电中间层和螺纹盖压缩实现均匀接触应力，接触阻抗0.3–0.4 kΩ，均方根噪声2.68±0.46 μV，100次插拔后连接良率超过97%。设计将慢性植入头戴质量从6.6 g降至2.8 g，并在相同25 mm足迹内支持1024通道集成，展示了下一代脑机接口的可扩展模块化路径。

**可穿戴系统级**：Xing等人报告FlexEGG，一种皮肤共形柔性电子系统，用于高保真多通道电胃肠电图（EGG）同时采集心电图（ECG）。采用PEDOT:PSS、银纳米线、水性聚氨酯、离子液体和DMSO的混合可拉伸导体，实现稳定皮肤接触、低界面阻抗和生理应变下的机械鲁棒性。系统支持日常活动中12小时连续多通道EGG记录，为胃肠动力障碍及肠-心、肠-脑相互作用的无创监测开辟新路径。

**算法级**：Ding等人提出ST-CoG-XAI，一种统一且可解释的脑电图（EEG）解码基础模型，适用于非平稳的可穿戴和临床EEG条件（变化电极几何、间歇通道丢失、谱-空维度生物标志物漂移）。模型结合双流编码器（非对称卷积网络标记时域补丁，图神经网络标记频段连接组）与谱-空-时交叉注意力Transformer，通过自监督谱-时对比生成预训练和对齐表示，在阿尔茨海默病诊断、癫痫检测、睡眠分期、抑郁症、精神压力、异常检测和事件类型分类七个临床基准上达到或超越现有水平。

**治疗应用级**：Fan等人综述柔性可穿戴药物递送技术，按用户-设备界面（直接扩散、微针穿刺、电透皮）、设备集成考虑（载药介质与储库，包括细胞/细菌“活体药房”，浓度驱动至电、热、光、磁、超声、化学响应释放模式，柔性电池、无线供电或纳米发电机自供能）以及疾病应用（神经、牙科、眼科、皮肤、肿瘤）三个维度组织。综述强调闭环和个性化治疗前景，同时指出载药量、长期生物相容性、微型化和临床转化等开放挑战。

总结讨论部分：本期特刊的五篇文章通过低功耗柔性晶体管、用于软神经接口的可扩展高密度封装、共形多模态可穿戴生物电子学、可泛化且可解释的解码算法以及集成可穿戴治疗学，共同推进了向临床可部署的IoMT系统的进展。研究结论：总的来说，这五篇文章突出了通过低功耗柔性晶体管、用于软神经接口的可扩展高密度封装、共形多模态可穿戴生物电子学、可泛化且可解释的解码算法以及集成可穿戴治疗学，在向临床可部署的医疗物联网（IoMT）系统迈进方面取得的进展。