随着科技的迅速发展，利用技术手段改善人类健康已经成为全球趋势，推动了生物医学工程研究的兴起。可穿戴生物传感器作为一项新兴领域，有望实现数字化医疗和人工智能医学。根据IDTechEx研究数据显示，到2025年，全球可穿戴设备市场规模预计将增长到近700亿美元，其中主导行业为医疗健康。新增市场规模中的很大一部分预计将由可穿戴生物传感器构成。生物传感器产业链上游主要为产品组成部分，中游主要是研发与制造商，下游应用广泛，主要包括医疗领域。我国生物传感器市场规模预计将不断扩大，其在临床诊断、工业控制、食品分析、药物分析、环境保护、生物技术、生物芯片、机器人等领域都将有广泛的应用前景。
通过在可穿戴传感器上开发边缘计算和人工智能功能，可以增强其智能性，这对物联网的人工智能至关重要，并通过减少传感器终端和计算单元之间的数据交换来降低功耗。这使可穿戴设备能够在本地处理数据，提供实时处理、更快的反馈以及对网络连接和外部设备的依赖性降低，从而提高效率、隐私性和响应性，应用于健康监测、活动跟踪和智能可穿戴技术等领域。
然而，目前的传感器缺乏计算能力，并且它们与软组织的机械不匹配会导致运动伪影，限制了它们的实际可穿戴应用。
图：可穿戴生物传感器技术推动医疗领域发展
为了应对这一挑战，由香港大学（HKU）电子工程系张世明教授领导的研究团队引入了一种突破性的可穿戴传感器内计算平台。该平台基于一种新兴的微电子器件——有机电化学晶体管（OECT），该器件是专门为生物电子应用而发明的。研究团队建立了一种标准化的材料和制造协议，使OECT具有可拉伸性。通过这些努力，所构建的微电子平台将传感、计算和可拉伸性集成到一个硬件实体中，使其具有独特的可穿戴传感器内计算应用能力。
研究团队进一步开发了一个易用的多通道印刷平台，以简化传感器的规模化制造。通过与电路集成，他们展示了该平台实时测量人类电生理信号的能力。结果显示，即使在运动过程中，该平台也能实现稳定、低功耗的现场计算。
这项研究最近发表在《Nature Electronics》杂志上，题为“基于可拉伸有机电化学晶体管的可穿戴传感器内计算平台”。
张世明教授表示：“我们使用非传统的软微电子技术构建了一个可穿戴传感器内计算平台，为人机界面、数字化医疗和人工智能医学等新兴领域提供了硬件解决方案。”
研究团队相信他们的工作将推动可穿戴设备和边缘人工智能在健康领域的应用。他们的下一步包括完善该平台并探索其在各种医疗环境中的潜在应用。
张教授补充说：“这项开创性的工作不仅展示了香港大学团队的创新能力，而且为可穿戴技术开辟了新的机遇。团队致力于通过先进的健康技术改善生活质量，这一卓越成就充分体现了这一点。”
