由于各種新的傳染性（病毒/細菌）疾病的出現(xiàn)，對感染者的遠程監(jiān)測變得尤為重要，尤其是在醫(yī)院需要隔離感染患者以防止病原體向醫(yī)護人員傳播的情況下。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，一支由捷克布拉格化學(xué)與技術(shù)大學(xué)（University of Chemistry and Technology Prague）、奧斯特拉瓦技術(shù)大學(xué)（VSB - Technical University of Ostrava）、新加坡南洋理工大學(xué)（Nanyang Technological University）等機構(gòu)的研究人員組成的團隊在npj Flexible Electronics期刊上發(fā)表了題為“Telemedicine platform for health assessment remotely by an integrated nanoarchitectonics FePS3/rGO and Ti3C2-based wearable device”的最新論文，提出的可穿戴健康監(jiān)測系統(tǒng)實時記錄生理參數(shù)，在遠程監(jiān)測時可作為監(jiān)測病原體感染狀態(tài)的篩選工具。這項研究為基于柔性和可拉伸儲能裝置的創(chuàng)新可穿戴電子健康監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

圖1 基于集成二維FePS3@rGO和Ti3C2的可穿戴設(shè)備的遠程健康監(jiān)測醫(yī)療平臺

許多傳染病與多種可使用可穿戴健康傳感器監(jiān)測的生理變化有關(guān)。異常的體溫、呼吸頻率和舒張壓可能表明患者的感染狀態(tài)。最近，世界面臨新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）的大流行，許多醫(yī)護人員在進行生理參數(shù)評估時與感染患者直接接觸而被感染。表明人們有必要保持社交距離和隔離，以降低將病毒傳染給他人的風(fēng)險。在這種情況下，遠程健康監(jiān)測系統(tǒng)（RHMS）已被證明是對感染患者進行健康監(jiān)測的最安全方法。RHMS可以定義為遠距離提供醫(yī)療服務(wù)。RHMS通常包括三個主要組件：傳感裝置、數(shù)據(jù)傳輸裝置和動力源裝置。該傳感裝置檢測各種生理參數(shù)，如體溫、心率和血壓，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，通過無線連接傳輸?shù)?a target="_blank">智能手機或云端進行進一步分析。傳感和數(shù)據(jù)傳輸過程都需要使用儲能裝置。

與其他典型的電子設(shè)備相比，可穿戴健康監(jiān)測系統(tǒng)具有獨特的電源要求。首先，儲能裝置和傳感裝置必須是可拉伸的、機械和電穩(wěn)定的，以實現(xiàn)與人體一致的形狀，從而實現(xiàn)恒定的檢測性能。其次，由于該裝置經(jīng)常與人體部位接觸，因此，儲能和傳感裝置必須具有生物相容性，以最大限度地減少不良免疫反應(yīng)和其他負面影響。關(guān)于上述幾點，本論文的作者們制造了一種概念驗證的可穿戴集成醫(yī)療監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了一個可拉伸非對稱超級電容器（SASC）和應(yīng)變傳感器。其中，SASC是使用兩種不同類型的二維材料制造而成的，例如過渡金屬碳化物（例如Ti3C2），金屬磷硫化物和還原的石墨烯氧化物復(fù)合材料（例如FePS3@rGO）。應(yīng)變傳感器使用相同的FePS3@rGO復(fù)合材料組裝而成。

新興的層狀材料家族，通式為MPXy的金屬磷硫化物，其中M表示過渡金屬，X表示硫?qū)僭兀⊿或Se），y可以是3或4，具有優(yōu)異的電子、磁性和各向異性特性。它們已被廣泛應(yīng)用于光電子學(xué)、自旋電子學(xué)、傳感、氫吸附、催化以及電池電化學(xué)性能等領(lǐng)域。最近，利用MPS3（M =鐵（Fe）、鎳（Ni）、錫（Sn）、鈷（Co））等材料制造鋰離子電池備受人們關(guān)注。具體而言，F(xiàn)ePS3、NiPS3和MnPS3已被確定為電池中有前途的正極材料，與之前研究的碳和金屬氧化物電極相比，它們具有更大的容量和更長的運行時間。然而，作為可穿戴電子應(yīng)用的柔性便攜儲能裝置，MPXy尚未受到太多關(guān)注。另一方面，Ti3C2Tx（MXenes）由于其廉價的成本和一系列的優(yōu)點而成為最常被研究的材料之一。Ti3C2Tx可以很容易地被編入到織物中，在健康傳感器和儲能裝置應(yīng)用方面顯示出良好的前景。

在本論文研究中，作者們成功地開發(fā)了一種可穿戴健康監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳感器和SASC集成來監(jiān)測遠程個體的實時生理參數(shù)，以便早期識別病毒感染或緊急情況。他們采用噴涂沉積法制備基于Ti3C2和FePS3@rGO的可拉伸電極，使用聚合物凝膠電解質(zhì)組裝Ti3C2/FePS3@rGO SASC。組裝的SASC在重量比電容、循環(huán)穩(wěn)定性、功率密度、速率性能、彎曲和拉伸穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出出色的電化學(xué)性能。然后，基于FePS3@rGO的儲能裝置和應(yīng)變傳感器被制造為柔性、可拉伸的動力源和用于監(jiān)測實時呼吸周期的傳感器。他們成功地監(jiān)測了志愿者活動的實時呼吸模式。最后，他們將Ti3C2/FePS3@rGO SASC與溫度傳感器集成，并將其貼在用戶皮膚上，實時準(zhǔn)確地監(jiān)測人體溫度，并將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/" target="_blank">智能手機。這項研究工作中開發(fā)的無線健康監(jiān)測系統(tǒng)可用于在急診室監(jiān)測各種傳染性（病毒/細菌）疾病，尤其是在醫(yī)院需要隔離感染患者以防止病原體向醫(yī)護人員傳播的情況下。綜上，這項研究為基于柔性和可拉伸儲能裝置的創(chuàng)新可穿戴電子健康監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

圖2 Ti3C2/FePS3@rGO SASC的電化學(xué)性能

圖3 遠程監(jiān)測人體生理參數(shù)