慢性疾病的早期诊断与疾病进展管理，对连续多维生理监测技术提出了迫切需求。柔性压力传感器凭借其结构柔顺性、高灵敏度、低功耗以及优异的生物相容性，已成为医疗健康监测领域最具潜力的核心候选技术之一。本文系统综述了柔性压力传感器在医学应用中的研究进展与应用前景。首先，介绍了四类压力传感器——压阻式、压电容式、摩擦电式和压电式传感器——的核心工作原理及性能特征。其次，从材料体系、器件架构、机理建模和智能算法四个维度，讨论了提升传感器性能的关键策略。随后，展示并讨论了该类器件在五类医学场景中的前沿应用，包括心血管疾病、呼吸系统疾病、喉部与言语障碍、脑疾病以及眼部疾病。最后，分析了阻碍柔性压力传感器临床应用的当前挑战，并展望了其在医学应用中的未来发展方向。
1 Introduction
本文首先指出，阿尔茨海默病等神经退行性疾病与心血管疾病等慢性病的早期诊断及进展管理，均依赖连续、 多维度的生理信号监测。传统刚性传感器由于机械模量高于1 GPa、难以贴合血管壁和关节等曲面生物界面，易导致信号失真、佩戴舒适性差和患者依从性不足。以动态心血管监测为例，现有临床金标准设备虽具成熟性，但长期贴附电极可引发接触性皮炎，且难以在自由活动条件下实现脉搏波传导速度（PWV）等血流动力学参数的动态分析。
在此背景下，柔性压力传感器作为生物医学工程的重要进展被提出，其核心价值在于满足高保真动态生理信号采集、长期佩戴舒适性和复杂病理环境适应性三重需求。文章强调，相比光电容积描记和肌电等传统方案，柔性压力传感器通过机械形变直接实现机电信号转换，具有高信噪比和较强环境抗干扰能力。通过材料优化与微结构设计，这类器件能够覆盖从毛细脉搏到关节运动的超宽压力检测范围；通过引入摩擦电效应与压电效应，还可实现自供能信号采集。进一步地，可降解材料如右旋糖酐、聚氨酯（PU）以及自修复水凝胶的引入，有助于增强体液环境中的长期稳定性并降低植入后的异物排斥反应。基于此，文章提出柔性压力传感器已在心血管、呼吸、发声与吞咽、神经系统以及眼压监测等多个方向展现出重要临床应用潜力，但其真正实现临床转化仍需在材料、结构、算法协同优化及大规模临床验证方面取得突破。
2 Overview of Flexible Pressure Sensors
本节系统概述了柔性压力传感器的基本分类、工作机理与性能评价指标。文章指出，该类器件能够对外界压力刺激的大小、物体几何形貌、硬度和表面粗糙度等信息进行仿生感知，并通过敏感材料机电特性的变化将机械形变转换为电学输出。按照工作机制，柔性压力传感器主要分为四类：压阻式、压电容式、摩擦电式和压电式传感器。
对于压阻式传感器，文中归纳了四种主要导电变化机制：其一是几何形变引起的长度与截面积变化；其二是半导体载流子浓度与迁移率变化导致的电阻率变化；其三是导电填料复合体系中导电网络的重构；其四是多孔、金字塔、半球或柱状微结构中接触面积变化引起的电阻改变。该类器件结构简单、读出便捷、便于电路集成，但温度稳定性相对不足，且通常需要外部供电。
对于压电容式传感器，文章说明其多采用平行板结构，利用压力引起的电极间距变化或介电层介电常数变化产生电容响应。为提升灵敏度，研究者常引入微结构介电层、高介电常数材料掺杂以及叉指电极设计；此外，含离子材料如离子凝胶或水凝胶可在电极界面形成电双层（EDL），依靠纳米尺度电荷分离获得超高电容响应，从而显著提高对微弱机械刺激的检测能力。该类器件在温度稳定性和低功耗方面具有优势，但易受到寄生电容和电磁干扰影响。
对于摩擦电式传感器，文章强调其基于接触起电和静电感应耦合机制，实质上是纳米发电机与压力传感的结合。两种极性相反的摩擦层接触后产生等量异号电荷，分离后形成空气间隙与电势差，驱动外电路中电子流动，实现动态压力信号输出。其主要优势包括自供能、高灵敏度和较强抗干扰能力，但受湿度和材料表面状态影响较大，通常仅适于动态信号检测。
对于压电式传感器，文章指出其由夹在上下电极之间的压电材料层构成，在外力作用下发生极化并在表面形成可测电势差。该过程具有瞬态性，因而适于动态压力检测而不适于静态力测量。压电式器件响应速度可达微秒量级，且具备高带宽、高信噪比和耐高温特征。
在性能评价方面，文章总结了灵敏度、响应/恢复时间、压力检测范围、最小检测限与稳定性等核心指标。灵敏度定义为相对电学信号变化与压力变化之比；响应/恢复时间反映动态检测能力；检测范围决定应用场景覆盖能力；最小检测限体现微弱压力识别性能；稳定性则包括循环稳定性与长期稳定性。文章进一步从材料体系、器件架构、机理模型和智能算法四个维度归纳性能提升策略：在材料方面发展水凝胶、弹性体、碳纳米管、石墨烯、MXene及丝素蛋白、纤维素纳米纤维等生物基材料；在结构方面构建金字塔阵列、半球突起、三维多孔网络与仿生分级结构；在机理方面借助原位表征、第一性原理和分子动力学模拟揭示界面与电荷输运规律；在算法方面引入边缘计算、轻量神经网络、联邦学习和多传感器数据融合以提升复杂生理信号解析能力。作者同时指出，高灵敏度、耐久性、可制造性、生物相容性、低功耗和长期可靠性之间仍存在明显权衡。
3 Medical Applications of Flexible Pressure Sensors
本节围绕心血管疾病、呼吸系统疾病、喉咽与言语障碍、脑疾病和眼部疾病五大医学场景，讨论柔性压力传感器的应用进展，并强调不同应用对传感机制与优化策略的需求存在显著差异。
3.1 Cardiovascular Diseases
在心血管疾病监测方面，文章指出脉搏和血压（BP）是表征心血管生理与病理状态的核心指标，脉搏波形态、传播速度及节律特征，与收缩压、舒张压、脉压和动态变异性共同构成关键血流动力学表征体系。柔性压力传感器因其高灵敏度、快速响应和长期稳定性，尤其适用于连续、无创心血管监测。
文章梳理了从早期无创脉搏波分析到可穿戴柔性脉搏诊断系统的发展脉络，并介绍了多种代表性器件。例如，基于离子液体浸润织物介电层的柔性离子压力传感器可在指尖实现高质量脉搏监测，识别P波、T波与D波等特征；基于MXene/Ag纳米线（AgNW）功能化无纺布的高透气器件则兼具高灵敏度、宽检测范围与优异舒适性，适于长期脉搏跟踪。另有与耳机集成的柔性传感器实现了浅颞动脉搏动的稳健采集，提高了动态场景下的抗运动伪影能力。
在血压连续监测方面，文章指出其技术难度高于脉搏检测，因为血压信号微弱、动态性强且易受干扰。相关研究结合微结构电极、离子凝胶界面、碳纳米管（MWCNTs）/聚氨酯复合材料以及智能回归算法，实现了无袖带连续血压估计，并在临床精度上接近标准设备。进一步地，基于PVDF-TrFE纳米纤维和超级电容结构的自供能压电贴片，可通过两侧颈动脉脉搏波同步采集与深度学习推算PWV和实时血压。文章还关注植入式心血管监测，指出基于高极化PVDF的有机机电转换生物电子纳米纤维以及可降解无线植入式血管传感器，可实现血流、压力、脉率等关键血流动力学参数的长期体内监测，并有望用于血栓、动脉粥样硬化等病变的早期识别。
3.2 Respiratory System Diseases
在呼吸系统疾病监测中，文章强调呼吸频率、呼吸深度、气流压力和呼吸模式是哮喘、睡眠呼吸暂停、支气管炎及肺气肿等疾病的重要指标，同时也与情绪状态及新生儿重症监护密切相关。与非接触式方案相比，基于柔性压力传感器的接触式监测更适于日常健康管理。
文章介绍了将柔性传感器集成到智能口罩和服装中的研究路径。例如，超薄自供能压力传感器可嵌入口罩中进行无线呼吸监测；基于定向导湿摩擦电材料的器件利用润湿性梯度快速排汗排湿，同时维持良好压力感知性能，从而提升电子皮肤舒适性并支持实时无线呼吸深度监测。对于不同呼吸状态识别，基于氮化铝（AlN）薄膜的压电传感器可检测极低呼气压力并区分正常、危急和窘迫呼吸模式。
在睡眠相关呼吸障碍方面，文章指出研究者已将自修复聚二甲基硅氧烷（PDMS）动态交联材料、银纳米线/碳纳米管复合电极和机器学习算法结合，用于识别睡眠呼吸暂停低通气综合征的多类睡眠状态。进一步地，导管式柔性压力传感器阵列还可在动物模型中连续监测上气道软组织压力，从而精准定位阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）阻塞部位。无线呼吸监测系统通过实时校准和相关双采样等策略，提高了睡眠呼吸暂停综合征（SAS）检测准确性。文章最后指出，当前多数系统在静态姿势下表现良好，但在步行、弯腰等动态场景中仍存在运动伪影抑制不足、多模态信号解耦困难以及实时校准机制缺失等问题。
3.3 Pharyngeal and Speech Disorders
在喉咽与言语障碍方向，文章以喉咽反流（LPR）为代表，指出传统静态喉镜难以反映吞咽和发声中的动态异常，而柔性压力传感器能够通过监测吞咽频率、持续时间、喉部压力变化及声带振动，为早期诊断提供客观依据。该场景要求器件具备超高灵敏度、快速动态响应以及对微弱振动的识别能力，因此压电式与压阻式方案应用较多。
文章综述了多种面向发声识别的器件。基于MWCNTs与激光诱导石墨烯（LIG）复合结构的非对称柔性压力传感器可检测声带振动并实时识别单词音节；ZIF-67修饰碳化纤维传感器可区分单音节和双音节发声特征，并结合人工神经网络提升方言识别能力；基于SWCNT/rGO-PDMS微皱褶结构的器件则实现了较高的发音识别准确率。针对声纹识别，MXene复合电极赝电容传感器依靠极高灵敏度与优异稳定性，能够进行词汇、个体说话者及音频时频特征的精细识别。
文章还讨论了自供能语音感知系统。几何非对称微电极摩擦电纳米发电机（μ-TENG）能够高保真重建音乐和语音波形；压电声学传感器可对钢琴演奏等声振动进行实时监测与可视化。进一步地，MXene基高灵敏度传感器已可识别普通话声调差异、不同语言波形特征、无声词组和完整句子，并在情绪状态和环境声识别中展现潜力，为失语或失声群体紧急信息表达提供技术支持。此外，基于MXene/纤维素纳米纤维泡沫的可降解器件、MoSe
2/MWCNTs传感器、6 × 6柔性电容阵列以及可水洗压阻传感器，分别在声学监测、吞咽动作跟踪、喉结时空动力学分析和长期复用场景中表现出应用价值。
3.4 Brain Disease
3.4.1 Parkinson's Disease
在帕金森病（PD）应用中，文章指出其核心价值在于实现对步态异常、静息性震颤、肌强直和运动迟缓的客观量化。传统评估方法依赖主观量表，难以充分表征病情复杂性，而柔性压力传感器能够采集足底压力分布、手部震颤频率及关节运动幅度等信息，为早诊、分级与康复评估提供支持。
文章介绍了利用智能鞋垫和足底压力阵列开展步态分析的研究。通过改良起立-行走测试和直线步行测试，研究者发现PD患者与健康对照在时空步态参数上存在显著差异。进一步地，基于压力阵列的光流分析、方向直方图和时空特征提取可实现步态异常客观量化；结合双流三维卷积神经网络（3D CNN），可显著提高诊断与严重程度分级准确性。对于冻结步态检测，时间卷积神经网络（CNN）对足底压力时空模式进行解码，也取得了较高的检测性能。
在震颤监测方面，纸基柔性电容式压力传感器能够敏感响应4–6 Hz特征性手部震颤频率；折纸启发的可拉伸压电驻极体传感器和具有指纹微结构的可生物降解柔性器件，则支持实时肌肉震颤采集与长期可穿戴监测。智能手套系统还可量化手指关节活动范围，并构建游戏化康复训练平台，实现诊疗一体化管理。
3.4.2 Intracranial Pressure
在颅内压（ICP）监测方面，文章指出脑外伤、脑积水等疾病诊疗高度依赖持续高精度ICP监测，而临床金标准脑室内导管法具有侵入性强、感染和出血风险高、限制患者活动等缺陷。柔性植入式压力传感器因此成为重要替代方向。
文章介绍了无线无源ICP传感系统的发展。基于PDMS和Parylene C构建的柔性压力敏感电容器，利用皱褶腔体提升灵敏度，并通过LC谐振频率变化实现无线检测，兼具超薄、可贴合颅骨表面等优势。另一类基于柔性印刷电路板的无线无源相对压力传感器，通过开放式微压通道设计，将感压腔与外界连通，可直接测量相对于大气压的ICP而无需反复校准，并显著提高灵敏度和分辨率。总体来看，文章认为通过材料创新、结构设计和无线机制优化，柔性压力传感器在脑疾病连续、微创甚至长期植入式监测中表现出明显潜力。
3.5 Eye Disease
在眼部疾病特别是青光眼管理中，文章强调持续升高的眼压（IOP）是青光眼视神经损伤的重要驱动因素，而早期阶段症状不典型、损伤不可逆，因此连续实时眼压监测至关重要。该场景要求传感器对极低压力变化具有高灵敏响应，同时具备透明性、柔软性和良好生物相容性。
文章重点介绍了基于隐形眼镜平台的柔性IOP监测技术。首个无线透明柔性隐形眼镜通过刚柔混合结构集中角膜应变，以硅纳米膜应变传感器提高灵敏度，并通过银纳米纤维/纳米线混合近场通信天线和液态金属互连将电子元件布置于瞳孔外侧，从而兼顾监测性能与视觉不遮挡。另一类自组装石墨烯接触镜采用惠斯通电桥结构补偿温度漂移，可在磷酸盐缓冲液中保持24 h稳定工作。基于Ti
3C
2T
x材料的超灵敏接触镜传感器则实现了实时无线眼压显示与预警。
此外，文章总结了液态金属LC隐形眼镜和MXene神经假体接触镜系统，这些方案在灵敏度、透明度和生物相容性方面进一步提升，并在动物实验中验证了异常眼压诱导神经反馈的可行性。更具代表性的是，若干研究已将实时眼压监测与智能控释给药结合，构建监测—反馈—干预闭环系统。例如，集成金中空纳米线传感器和药物储库的智能隐形眼镜可在检测到眼压升高后电控释放噻吗洛尔；双层结构的无线诊疗接触镜则结合电渗药物递送模块促进布林佐胺经角膜渗透，显著降低眼压。由此，柔性压力传感器已推动青光眼管理由被动记录向主动调控转变。
4 Conclusions and Future Perspectives
4.1 Current Challenges and Trade-Offs
文章总结指出，柔性压力传感器在医学应用方面虽取得显著进展，但临床转化仍受多方面约束。导电纳米材料和柔性基底虽然有助于提升灵敏度与柔顺性，但其长期生物相容性、环境稳定性和规模化制造问题尚未解决；多孔、微结构和裂纹结构虽可增强响应与灵敏度，却常以制造复杂性增加和耐久性下降为代价；自供能和多功能集成机制虽增强了便携性与监测能力，但漂移、环境干扰和运行稳定性问题仍影响测量精度；智能算法虽改善了特征提取与噪声抑制，却同时带来计算复杂度、功耗和数据可靠性挑战。如何在灵敏度、稳定性、柔性、生物相容性与长期可靠性之间实现平衡，是未来发展的关键问题。
4.2 Clinical Translation and Adoption
在临床转化层面，文章认为多数器件仍停留在概念验证阶段，缺乏大规模临床验证以及真实生理环境下的长期可靠性评估。同时，灵敏度、耐久性、信号准确性和生物相容性等方面尚缺统一测试标准，不利于跨平台比较和监管审批。实际应用中还必须满足医疗安全、数据安全、无线通信稳定性以及长期皮肤或组织相容性等严格要求。此外，运动伪影、环境干扰和个体生理差异仍会影响穿戴式监测的一致性。因此，未来需加强标准化评价、多中心临床研究、可规模制造工艺以及与无线医疗系统的深度集成。
4.3 Future Perspectives
对于未来发展，文章提出柔性压力传感器将朝向多功能化、智能化和个体化医疗方向演进。材料层面将更强调高生物相容性、自修复、可降解及环境稳定材料；结构层面将持续推动超薄、多孔、可拉伸和皮肤贴合架构；机制层面将发展自供能、多模态与集成化平台，实现多生理信号同步检测；算法层面将结合人工智能（AI）与机器学习，进一步提升信号处理、运动伪影抑制、疾病预测和个性化健康评估能力。与此同时，器件还将更紧密地与无线通信、云医疗和数字医学平台融合，从而支撑实时远程监测与智能医疗管理，并为下一代可穿戴与植入式医疗器件奠定基础。
