【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】中國科大微電子學院提出了一種基于谷拓撲超構(gòu)表面的體表傳感器網(wǎng)絡，首次將拓撲物理應用于生物醫(yī)學領(lǐng)域。相關(guān)研究以“Body sensor networks based on flexible topological clothing”為題，1月5日在線發(fā)表于Nature Electronics。
 

　　該研究設計并制備了一種基于柔性導電織物的谷拓撲超構(gòu)表面，將其集成于日常服裝中，構(gòu)建了可穿戴、可重構(gòu)的體表傳感器網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡利用拓撲邊界態(tài)實現(xiàn)高效、低損耗的無線信號傳輸，顯著提升了穿戴式生物傳感器在運動狀態(tài)下的通信質(zhì)量與生理信號監(jiān)測能力。
 

　　研究團隊通過設計具有不同拓撲相的二維模塊，實現(xiàn)了多個獨立無線通道的靈活配置。實驗表明，該拓撲服裝在人體表面可實現(xiàn)超過30 dB的信號傳輸增強，且在彎曲、拉伸及人體貼合等復雜條件下仍保持穩(wěn)定性能。與傳統(tǒng)的輻射式通信網(wǎng)絡相比，該系統(tǒng)在能量效率、抗干擾性和數(shù)據(jù)安全性方面均具有顯著優(yōu)勢。
 

　　在生理監(jiān)測實驗中，研究團隊將該拓撲服裝與多個加速度計、藍牙模塊集成，結(jié)合自適應濾波與人工智能算法，成功在運動狀態(tài)下實現(xiàn)了對心率、呼吸率等關(guān)鍵生理參數(shù)的高精度監(jiān)測。實驗結(jié)果顯示，該系統(tǒng)在運動狀態(tài)下信噪比提升超過兩個數(shù)量級，心率檢測準確率提升約三倍。該研究首次將拓撲光子結(jié)構(gòu)與可穿戴生物醫(yī)學傳感深度融合，為下一代智能健康監(jiān)護提供了新思路，也為拓撲物理在生物醫(yī)學工程中的應用開辟了新路徑。
 

　　中國科大微電子學院特任教授李志鵬為論文第一作者，湖南師范大學副教授劉柱為共同一作和通訊作者，通訊作者還包括湖南師范大學教授景輝以及新加坡國立大學Cheng-Wei Qiu教授。