科技公园文 / 胡月
可穿戴技术是20世纪60年代，美国麻省理工学院媒体实验室提出的创新技术，利用该技术可以把多媒体、传感器和无线通信等技术嵌入人们的衣着中，可支持手势和眼动操作等多种交互方式。可穿戴健康设备是随着可穿戴设备的产生发展而逐渐衍生出来的可穿戴设备的又一分支。1960年代以来，可穿戴式设备逐渐兴起。到了70年代，发明家Alan Lewis 打造的配有数码相机功能的可穿戴式计算机能预测赌场轮盘的结果。1977年，Smith-Kettlewell 研究所视觉科学院的C.C. Colin为盲人做了一款背心，它把头戴式摄像头获得的图象通过背心上的网格转换成触觉意象，让盲人也能“看”得见，从广义上来讲，这可以算是世界上第一款可穿戴健康设备。
皮肤是人体的最大器官，作为人体感知交互界面，能够感应到外界的机械压力、温度、化学等刺激。在过去的几十年里，可穿戴传感器因其在健身、医疗保健、人体运动和环境监测等领域的广泛应用而备受关注。近年来，研究者们开发了一系列人工皮肤来模仿人体皮肤的特性和功能，这些人工皮肤的本质就是各种类型的传感器，可以感知外界的各种信号并记录为不同的电信号，因此这类人工皮肤又叫电子皮肤。在电子皮肤的厚度、抗弯刚度、有效弹性模量可以与人体皮肤特性相匹配等一系列关键技术取得重大突破后，电子皮肤受到了多学科研究人员的高度重视，符合未来的发展需求，现已成为当今国际学术研究的热点之一。
张晟“柔性仿生与生物智能”团队近年来致力于电子皮肤自愈合能力、抗疲劳性能、柔韧性等性能研究。开发了一种基于MoS2纳米片的剪纸柔性电子器件，这种中国剪纸结构赋予了电子皮肤传感器很高的舒适性、柔韧性、延展性和弯曲性。因此，这种电子器件不仅可以作为人体皮肤上的电子皮肤温度传感器，还可以作为高度形变关节和器官的光电探测器。
纳米片传感研无不尽 团队合作蓄势待发
在美国，张晟除了在哈佛大学担任研究员，还同时在布 列根和妇女医院(美国哈佛大学医学院第二大附属医院)任 合作研究员，参与医学与工程结合项目，研究方向为基于皮肤表皮生物传感器的护理点诊断。张晟在皮肤表皮纳米片传感应用方面战绩赫赫。例如，张晟及其团队以MoSe2纳周米薄片为基体，制作了一种轻质且便宜的表皮传感器来监测围的有毒气体。MoSe2纳米薄片通过金辅助剥离方法来制备。
NO2和NH3这两种容易在人体表皮聚集的有毒气体，可以通过这个表皮传感器以快速的反应来进行数据收集并预警。此外，借助云技术，传感器得到的数据被传输到云终端使得医疗研究所可以快速及时地得到信息，并能给出相应的准确的治疗方法。上述成果整理为学术论文《基于云的表皮MoSe2有害气体传感装置的研制》发表在国际SCI收录期刊Advanced Functional Materials，该期刊在中科院SCI期刊分区中的工程技术和材料科学方向都列为1区并且都属于TOP期刊，影响因子高达16.836。
张晟将使用中国传统的折纸及剪纸技术来实现对二维纳米薄片结构的改良，使其具有更加良好的延展性，以实现在较大幅度的运动传感时包括肘关节、膝关节的运动传感时可以保持原状。并且使用 PLLA这种有机二维纳米薄片，来提高传感器的粘附力，以实现较大运动传感时，传感器不会脱落。这种利用折纸和剪纸技术对纳米薄片的结构的改良在传感器领域很是缺乏，尤其是折纸技术与二维薄片传感器的结合更是世界首次，在实现不同二维薄片对各种传感器的应用之后，改变二维薄片的结构来进一步提升传感器的各方面性能才是对二维薄片表皮传感器研究的未来趋势。除了折纸和剪纸技术，张晟及团队还会尝试使用希尔伯特曲线和莫比乌斯环来进行纳米薄片的结构改良。希尔伯特曲线可以实现传感器的“一维”和“二维”之间的转换，大大提升了传感器可以放大和收缩的长度。莫比乌斯环结构的应用可以实现纳米薄片“二维”和“三维”之间的转换，可以使用在纳米薄片两测都需要进行传感的情况。
同时，张晟及团队拟使用光纤传感，来代替传统的人体运动传感器使用的应力传感器及压电传感器。光纤传感可以实现超细小的运动的监测，与折纸技术相结合，该项目做出的人体运动传感器既可以实现对人体较大运动的传感，也可以实现对人体超微运动的传感，从而实现几乎所有人体运动的传感。
研发智能隐形眼镜 可穿戴血糖仪
糖尿病被称为“甜蜜杀手”，血糖检测对糖尿病患者来说至关重要，因为只有通过对患者血糖的监测，才能及时服药控制血糖。然而，常见的血糖仪大多需要手指采血，且多为一次性检测，不能实时了解患者的血糖动态，血糖数据具有局限性。
为此，浙江大学宁波科创中心(宁波校区)的张晟团队和来自哈佛大学、英国国家物理实验室以及乔治华盛顿大学的合作团队共同研发了智能隐形眼镜，不仅能实现24小时不间断检测血糖，而且佩戴舒适，是一种理想的可穿戴血糖仪。
新型隐形眼镜生物传感器系统包含3个探测器，分别用于接收光学信息、感知角膜温度，检测泪液中葡萄糖水平。值得一提的是，与传统的传感器和夹在透镜基板中的电路芯片不同，该智能隐形眼镜采用特殊设计的蛇形网状传感器系统，可直接安装在透镜上并与泪液保持接触，从而提供高检测灵敏度，且对正常用眼不会产生干扰。
“我们对智能隐形眼镜做了体外细胞毒性测试，显示其具有良好的生物相容性，戴上后无异物感。”张晟告诉记者，眼下已经和宁波多家医院开展合作，将其应用于临床，未来有望成为医疗保健和医疗应用的下一代软电子产品。
在线问诊对抗疫情 提升防控战斗力
疫情的蔓延，让网络在线问诊受到广泛的使用。除了人工在线问诊外，机器人问诊进一步缓解了人力紧张。在未来，随着我国分级诊疗制度的建立与完善，互联网智能技术的加盟，在线问诊能发挥的作用可能远远不止于此。在推进过程中，最大的问题，是目前社会、政府、业界对分级诊疗制度的认识和把握，并未完全到位，也还存在各种分歧。初级医疗服务并不等于低水平的医疗服务，也是亟待纠正的观点。
“很多发达国家已经实行了分级诊疗的方法，让病患从全科到专科，从初级别到高级别的医疗过程。例如美国的家庭医生制度，就很好地起到了病患分流的作用。”张晟博士指出，根据中国的国情，各地卫生部门应当统筹调配辖区内医疗资源，依托医联体和县域医共体，及时疏导病人就医，也是防止疫情扩散蔓延的重要手段。
“很多发达国家已经实行了分级诊疗的方法，让病患从全科到专科，从初级别到高级别的医疗过程。例如美国的家庭医生制度，就很好地起到了病患分流的作用。”张晟博士指出，根据中国的国情，各地卫生部门应当统筹调配辖区内医疗资源，依托医联体和县域医共体，及时疏导病人就医，也是防止疫情扩散蔓延的重要手段。
只有勇于为科学献身的人才能攀上科学的高峰。虽然在科研的道路上张晟博士遇到了许多困难，但是张晟知道任重而道远。天将降大任于斯人也，必先苦其心志，山重水复疑无路，柳暗花明又一村，他坚信坚信只要自己坚持初心，就能在科研道路上走得越来越远。
