综述:3D打印可穿戴传感器在现代医疗中的进展

【字体: 时间:2025年08月15日 来源:Materials Today 22

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  这篇综述系统阐述了3D打印技术(SLA/FDM/IJP等)在可穿戴传感器领域的革新应用,重点分析了柔性基底、生物相容性复合材料等材料的特性,及其在实时诊断、生命体征监测中的价值,同时探讨了AI/IoT集成与可持续发展材料的未来方向。

  

3D打印可穿戴传感器的医疗革命

引言

从智能手表到远程患者监测系统,可穿戴传感器正重塑现代医疗格局。3D打印技术凭借快速原型制作(rapid prototyping)和个性化定制优势,推动着这一领域向高精度、低成本方向发展。据预测,全球可穿戴传感器市场规模将于2025年突破2.3亿美元,其中3D打印技术功不可没。

技术演进三部曲

基础研究阶段(2016-2019):突破性实现可穿戴压力传感器和脑电图(EEG)电极的3D打印

材料整合阶段(2020-2023):多材料3D打印技术催生自修复电子皮肤(e-skin)和多功能传感假肢

智能融合阶段(2024-2025):脑机接口(BCI)与智能纺织品引领非侵入式健康监测新时代

核心材料与技术

立体光刻(SLA)和直写成型(DIW)等技术可精准加工石墨烯/聚合物复合材料,制造出拉伸率达300%的应变传感器。聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底配合导电纳米材料,使传感器兼具生物相容性与高灵敏度,能实时捕捉脉搏、肌电(EMG)等生理信号。

医疗应用全景

诊断监测:3D打印微针阵列实现持续血糖监测

康复治疗:定制化外骨骼助力中风患者运动功能重建

药物递送:温敏水凝胶贴片实现经皮可控释药

挑战与机遇并存

当前面临印刷分辨率(<50μm精度要求)、长期穿戴舒适性等瓶颈。但人工智能算法与边缘计算(edge computing)的结合,正推动着可穿戴系统向预测性医疗转型。未来,可降解生物材料与自供能技术的突破或将开启医疗传感新纪元。

结论

这场由3D打印驱动的医疗传感革命,正在模糊治疗与预防的界限。从实验室走向临床的过程中,跨学科协作将成为攻克材料-设备-数据融合难题的关键。

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