近日,西安电子科技大学集成电路学部郝跃院士团队常晶晶教授、李迎春博士等人在多学科交叉领域顶级期刊《Advanced Science》(IF 14.1,中科院一区TOP)上发表题为“A Microfiber-Reinforced Janus Hydrogel E-Skin With Recyclable Feature for Multimodal Sensing and Gender-Specific Physiological Monitoring”的文章,论文第一单位为西安电子科技大学,集成电路学部常晶晶教授、前沿交叉研究院柔性电子研究中心李迎春博士以及西北大学化工学院刘彦楠副教授为论文通讯作者,博士研究生丁雅蓉为第一作者。

基于家庭的生殖健康监测对于早期发现健康风险和提供精准健康管理至关重要。对于孕妇而言,通过腹部温度和腹围应变(如子宫收缩、胎动)监测,可评估胎儿发育情况和早产风险。男性勃起功能障碍(ED)是心血管疾病和糖尿病的潜在标志物。然而,现有生理监测设备仍存在监测指标有限、稳定性差、佩戴不适和操作复杂等问题。因此,迫切需要一种适用于家庭场景的多模态、高生物相容性动态监测平台。
水凝胶基可穿戴电子器件在生理监测领域具有巨大应用前景,但在隐私敏感区域的应用仍受限于超薄形态、机械稳健性、多模态传感和长期稳定性的协同需求。针对上述挑战,本研究开发了一种聚氨酯(PU)微纤维增强明胶水凝胶电子皮肤,分别设计了针对孕妇和勃起监测的特定形状,以实现隐私部位对应信号的有效监测。该电子皮肤具有超薄(7.15 μm)、高强度(55.62 MJ・m⁻³)和高灵敏度(应变系数 = 2.52,电阻温度系数 = -3.5 %/℃)的特点。其可控的二元异质结构确保了不对称粘附性和长期皮肤贴合性。深共熔溶剂(DES)诱导的离子-电子双导电体系使导电性提升 13 倍,同时改善了柔韧性,进而增强了传感性能。该传感器具有生物相容性、抗菌性、透明性、抗冻性和可回收性,能够实现高精度连续监测,并通过有限元设计实现多模态信号解耦。结合柔性电路和无线模块,该传感器支持无创居家监测孕期隐私信号和勃起功能。本研究有望为精准医疗和个性化健康管理中的高精度监测提供了智能化解决方案。

论文链接:http://doi.org/10.1002/advs.202520336