表面增强拉曼光谱（SERS）技术未来或可用于血糖监测和病毒检测。

目前的可穿戴传感器，已经可以实现在日常条件下跟踪佩戴者的运动和生命体征，例如步数、血压、血氧和心率，并且也已逐渐发展出以非侵入性方式对佩戴者的生物流体（如汗液、唾液、眼泪和尿液）进行原位化学传感（in situ chemical sensing）的技术。

但是，传统的可穿戴传感器通常无法在一次测量中同时区分不同的化学物质。如果想要设计成可用于测量多种化学物质，则需要更大的尺寸和非常昂贵的成本。

1、体液检测传感器

能够检测多种化学分子和生物标志物对及时、准确和全面了解佩戴者复杂的生理和病理状况至关重要。为此，东京大学的研究团队开发出一种基于表面增强拉曼光谱(SERS，Surface-Enhanced Raman Spectroscopy)技术的新型可穿戴超薄传感器。

拉曼技术对可穿戴生物监测具有重要意义，因为它们拥有无需分子标记即可进行灵敏和多路化学分析的能力。困难在于，生物系统的固有的拉曼信号较为微弱，需要将目标分子结合到合适的底物上，以放大拉曼响应。

研究团队选择了黄金作为基底。

金是一种已知可有效用作SERS基底的材料，多个研究项目已经研究了在实际SERS平台中使用金属的不同方法。研究团队的灵感来自于制造镀金聚乙烯醇 (PVA) 纳米纤维的最新进展，该纳米纤维用于可长时间佩戴在人体皮肤上的电子传感器。

这些 PVA 装置由涂有金的超细线纺制而成，因此可以毫无问题地附着在皮肤上，因为金不会以任何方式与皮肤发生反应或刺激皮肤。

这种可穿戴传感器由纳米网格状的PVA纤维制成，在纤维上覆盖150纳米的金层，将涂覆的纤维纳米网附着到目标表面（例如人体皮肤），然后用水将 PVA 溶解掉，只留下完整的金纳米网在目标表面。

纳米线的尖锐边缘作为局部SERS效应的“热点”（hot spot），研究人员通过减小纳米线的直径来优化单位体积中的热点数量，同时保持足够的机械强度以实现耐磨性。

在概念验证试验中，志愿者佩戴该贴片，并暴露在不同的化学物质中，然后用商用785纳米拉曼光谱仪进行检测。实验证明，该系统能够检测尿素和抗坏血酸等生物分子，并识别水中的微塑料污染。还可以检测到常见的滥用药物，以及应用于执法。

该系统目前需要外部光源和光谱仪配合使用，但研究人员未来将把半导体纳米激光器和纳米光谱仪通过直接键合的方式，集成到可穿戴式SERS传感器中。

目前，我们的传感器需要进行微调以检测特定物质，我们希望在未来进一步提高灵敏度和特异性。有了这个，我们认为像血糖监测这样的应用是可能的，非常适合糖尿病患者，甚至可以用于病毒检测。

2、智能可穿戴设备

可穿戴设备如今在个人和医疗方面都取得了长足的进步，而这离不开智能传感器。智能传感器采集的信息为个人或者机构掌握穿戴者身体信息，作出科学有效的医疗指导提供了数据支持。

工业4.0时代，智能传感器的作用日益凸显，作为智能网联时代的重要基础,传感器本身正处于高速发展的状态。与传感器相关的产业、行业也在有序发展之中。

原材料及基础元件需求旺盛。传感器的上游为芯片、电路、电源、以及敏感元器件等；在智能传感器的需求影响下，芯片、电路的市场也被拓宽。据中国有色金属工业协会统计，2021年，我国工业硅产量261万吨，同比增长24.3%；受光伏产业需求拉动，国内消费量186万吨，同比增长12.7%。

芯片方面的市场需求旺盛。美国半导体产业协会(SIA)表示2021年全球芯片销售额达到了5559亿美元，同比增长26.2%，创下历史新高。该协会预计，随着芯片制造业将继续扩大产能以满足需求，芯片销售额2022年将增长8.8%。

3、用于康复目的的可穿戴传感器的现状、局限性和未来方向

该行业正在经历一个增长阶段，随着材料科学的进步允许开发下一代传感器，其大部分潜力将得到实现。目前，可穿戴传感器的使用受到限制。

可穿戴传感器技术的主要障碍源于当前的临床实践和可穿戴传感器本身的局限性。临床实践带来的障碍包括繁忙的临床环境和对可穿戴感官带来的价值的低估。

一个限制是为身体康复患者群体生产的消费级设备的准确性较差，即随着时间的推移易受机械磨损、直接测量有限、对温度、pH 和湿度的敏感性。

另一个常见问题是研究级设备往往不是用户友好的，需要大量培训。缺乏关于设备输出的可靠性、有效性和响应性的已发表数据也阻碍了明智的临床决策的发生。

尽管柔性材料的引入可以使传感器小型化，但必须解决电源、数据传输和材料生物污染方面的重大进步。

展望未来，预计可穿戴传感器将变得更加灵活、准确、稳健和可靠，并更容易融入已经成为其日常生活一部分的时尚配饰中。有了这个，可穿戴传感器的侵入性将越来越小，有助于使医疗保健个性化化，因为用户可以在家中进行远程监控。

来源：财经涂鸦，智能制造网，柔智烩