随着经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，人们对个人数字健康的关注日益增加。纤维基智能传感器凭借其出色的亲肤性和透气性满足了人们对可穿戴设备的需求。它们可以很容易地集成在各种纺织品中，从而在日常生活中高效、及时地监测个人数字健康信号。更重要的是，通过与集成电路、微控制系统、机器学习和大数据分析等新型技术的结合，纤维基智能传感器可为个人数字健康建立一个涵盖数据收集、数据分析以及医疗诊断和治疗的完整闭环系统。
来自苏州大学纺织与服装工程学院、现代丝绸国家工程实验室的李刚教授团队在 Materials 期刊发表了文章“Advances in Fiber-Based Wearable Sensors for Personal Digital Health Monitoring”，综述了近年来基于纤维的个人数字健康可穿戴传感器的研究进展。本文首先介绍了通过纤维传感器监测生物物理信号，并根据生物物理信号监测的不同传感原理（电阻式、电容式、压电式、摩擦电式、磁弹性式和热电式）对其进行了分类和描述。然后，本文通过对监测目标（生物液体和呼吸气体）的分类，介绍了基于光纤的生化信号传感器。最后，本文总结了纤维基传感器的应用前景和当前面临的挑战，旨在推动其未来在构建个人数字健康网络中的重要作用。
1. 生物力学信号监测
生物物理信号对构建个人数字健康系统具有重要意义。例如，监测呼吸的稳定性可以预防呼吸系统疾病；监测脚压可以实现步态矫正；监测脉搏可以辅助诊断慢性心血管疾病；监测体温可以远程预警感冒或发烧等危险情况。基于纤维的生物物理传感器能够检测个人数字健康中的各种物理量，包括人体运动产生的生物力学信号和人体温度信号。同时，纤维传感器可与日常服装巧妙结合，以适应各种运动，实现长期无干扰信号监测。这些基于纤维的生物物理传感器捕捉到的及时信号将用于构建个人物理数字健康系统，将人们从繁琐的传统监测中解放出来。
2. 生物温度信号监测
人体体温是一个动态过程，体温的变化可以反映发热、寒冷、血流速度、肌肉疲劳等一系列生理状况。基于光纤的可穿戴温度传感器具有灵敏度高、准确度高、响应速度快等特点，可以有效防范身体异常，使人们远离体温变化带来的不适。同时，由于具有良好的舒适性和透气性，可以满足佩戴要求。因此，开发基于纤维的可穿戴体温传感器来监测体温并建立分析系统，对于构建个人数字健康系统具有重要意义。
3. 生物流体信号监测
生物流体信号的主要成分是汗液、唾液和尿液，其中汗液含有葡萄糖、乳酸、皮质醇和离子等多种生物标志物，可用于指示人体的健康状况。基于纤维的汗液传感器可以紧贴皮肤并适应皮肤运动，具有舒适性、透气性和准确性，这对监测人体汗液非常有益。
4. 生物气体信号监测
病态患者的呼吸气体中含有特定的挥发性有机化合物，监测这些化合物有助于维护人体健康。例如，人体呼气中的氨浓度与肾脏疾病有关，患者呼气中的氨浓度约为正常人的五倍；呼吸气体中丙酮的存在与糖尿病有关。纤维气体传感器可以很容易地集成到口罩和面罩中，对体内的生物标志物和体外的有害气体进行实时数字监测。
纤维基可穿戴传感器在下一代可穿戴个人数字健康系统的广泛应用中展现出巨大潜力。开发具有高性能和巧妙设计的纤维基传感器，能够实现多模态数字健康监测。通过结合柔性纤维显示技术和动态交互技术，可实现对全身个体物理和化学健康信号的全面监测。多学科交叉技术的融合，将会真正把基于纤维的可穿戴传感器从实验室带入人类日常生活中，极大地拓展其应用范围，从而促进整个人类社会的大健康快速发展。
