研究背景
生物组织的固有生物力学特性因人而异，因此，针对韧带，肌腱和关节疾病的治疗和康复，需要个人化的持续性监测。用于实现实时监测的可植入设备面临如下的问题：1.很难将现有的平面电子设备应用于具有三维结构的器官；2.器件在器官上的长期监测可能会导致器件失效；3.使用无源的无线读取设备读取应变传感器，维持RLC电路的品质因数（Qfactor），实现稳定传输存在困难。
创新点
韩国大邱庆北科技大学JaehongLee和瑞士苏黎世联邦理工学院JanosV?r?s团队报道了一种缝合式纤维传感器与无源感应线圈结合的应变传感系统，从而实现可植入、可无线读取信号的持续实时生物力学信号监测。该应变传感器由具有空心线的双螺旋结构的两根纤维构成，稳定耐用。通过解析表达式与数学模型，可以得出双螺旋结构的机械性能和电气性能的关系，并根据预期应用调整传感器的性能。通过添加基于导电纤维的感应线圈，实现了零焊点的无线传输系统。通过肌腱/韧带的拉伸应变实验，作者演示了该系统的使用方法。
文章解析图1.无源无线应变传感系统与双螺旋结构的示意。无线传感系统由感应线圈、传输线与电容型纤维应变传感器组成。双螺旋结构由空心的导电纤维在附着绝缘涂层后缠绕形成，并在形成结构后包裹共聚酯（Ecoflex）橡胶。形成后的双螺旋结构传感器显示了良好的拉伸性。图2.拉伸下的纤维应变传感器照片说明了电容型传感器的工作原理。在拉伸应变下，双螺旋结构的中的两根纤维先互相靠近，在接触后相互挤压。这一机理导致了c图中的两种工作模式。同时，分别对比了实验与仿真中拉伸条件下的纤维距离。图3.纤维应变传感器的响应。探究了不同匝数密度和不同空心直径的纤维传感器的电容变化的灵敏度。2匝/cm，空心直径μm的传感器具有最大的灵敏性。在不同拉伸下的滞后现象，0.05%微小拉伸情况，次循环重复等条件下均有良好表现。图4.无线传感系统的性能以及体外传感演示。组成的植入无线传感系统不存在任何芯片及焊接点，由体外的读取线圈进行读取。当应变变化时，传感器的电容变化导致无线系统反射系数谱线移动，从而可以读取到谐振频率变化。通过测试植入猪腿的系统在不同速度的弯曲与拉伸下的响应，展示了无线系统的稳定读取能力。图5.生物相容性与体内测量结果。图a与图b对比了无线传感存在与否条件下细胞培养的结果。后续图片展示了传感器植入位置与测量时的条件。在猪腿的弯曲与拉伸下测得了传感系统的信号输出。读后感
该文作者设计了一种无线应变传感系统，该系统解决了研究背景中提出的三个困难：1.一维显微结构适用于各种复杂结构的器官组织；2.该装置可以直接缝合在器官上，简化了手术过程；3.系统不需要焊接点，无需植入无线集成电路模块，简单地实现了体外无线监测。但是，如作者所述，将此类器件应用于实际，还有许多进一步工作要做，例如：可以将系统制成生物可吸收的，避免移除手术；用金替代银，实现更好的生物相容性；设计简单，可穿戴的读取系统，可以实时连续读取响应信号。
