柔性智能感知装备的新进展：从AI贴片到无源纺织体域网

近年来，随着柔性电子、智能纺织和人工智能技术的持续进步，贴身智能装备正逐步呈现出一些值得关注的新趋势。从传统可穿戴设备向更加轻量、舒适、贴近人体结构的方向演进，正成为业内较为一致的观察。特别是近期出现的两项研究——一种基于柔性多模态传感的AI胎动监测贴片，以及一种无需电池与芯片的纺织体域网结构——让人们看到贴身装备在材料、结构与系统整合方面可能具备的更多可能性。

这些进展虽然来源于不同的应用背景，但都指向了贴身装备向更柔性、更自然、更低负担的方向演化。本文尝试从材料、结构与应用角度，对这两项研究所体现的趋势进行梳理，以期为智能装备领域的相关探索提供一些参考。

一、柔性AI贴片：材料、结构与识别能力的结合

在贴身传感领域，材料与人体贴合度之间的关系一直备受关注。如何在保证舒适性的前提下实现稳定、连续的信号采集，是许多柔性传感研究所要面对的核心问题。AI胎动监测贴片的提出，正是在此背景下展现出一些新的探索思路。

1. 从弯折适应性到更贴近皮肤的力学结构

贴片采用了八边形金纳米线应变结构，这种几何设计相较传统条状结构，对多方向形变的适应性似乎更为友好。对于腹部、胸廓等动态曲面来说，这种结构有助于在自然运动下维持信号的连续性，也更符合日常佩戴的使用场景。纳米线与柔性基底的结合，使得贴片在弯曲与拉伸时具有较好的力学稳定性。在实际穿戴中，贴片更像是随皮肤共同运动的一层薄膜，从而减少了机械固定带来的约束感。

2. 多模态传感带来的信号丰富度

该贴片同时整合了压力与应变两类传感单元。虽然多模态融合在柔性传感器中并非首次出现，但能在如此薄的结构中保持清晰信号，仍具一定的工程难度。压力单元更适合捕捉快速的局部冲击，应变单元则能够反映较慢、较大范围的形变，两者的结合使贴片能够对不同类型的腹壁活动给出区分度更高的信号。对于需要捕捉细微、生理性位移的场景，这类设计可能会提供更灵敏的响应。

3. 轻量封装下的佩戴体验

约3mm的厚度与约3g的质量，让贴片接近“无感”佩戴的效果。这样的外形使其可通过类似创可贴的方式直接附着在皮肤表面，不影响穿着，也便于更换与日常使用。在柔性智能装备的实际部署上，这类设计往往能提升用户接受度。

4. 人工智能识别模型的引入

　　在该系统中，信号经无线传输至移动终端后，由 AI 模型进行分类识别，能够较为准确地区分胎动、姿态变化与呼吸等活动。从贴身装备的角度看，这种“信号前端具备初步理解能力”的方式，有助于减少终端处理压力，也增加了设备在不同使用场景下的灵活性。

这类模式是否能够推广至更多贴身监测场景，还需要进一步的实践验证，但其思路本身提供了一种值得关注的方向。

二、无源纺织体域网：以材料连接多节点的分布式监测方式

与柔性贴片注重局部精细监测不同，另一项研究则将关注点放在更大面积、更长周期的监测方式上。无芯片、无电池、可织物化的纺织体域网（tBSN）提供了一种不同于传统可穿戴设备的路径。

1. 从电子器件到纺织节点的转换

在该体系中，传感节点不再依赖传统的电子芯片与电池，而是利用无源谐振结构，借助织物中的柔性导线与局部天线进行能量耦合。这种模式使得“衣服本身”即可承担监测功能，减少了附加模块带来的重量与存在感。银纳米颗粒纤维作为柔性导线，可直接融入布料，不易察觉，同时保持良好导电性能。

2. 无源设计带来的低维护成本

由于无需电池，织物可以长时间使用而无需更换或充电。对于需要长期监测姿态、步态或肢体活动的使用者来说，这种“零维护”特性具有一定的吸引力。其可洗涤、可弯折的特点，也让它更接近日常衣物。

3. 多点协同监测的实现方式

不同节点拥有不同的谐振频率，使读写器在扫描时能够区分多个节点，从而实现多点同时监测。研究中展示的运动短裤能够记录膝关节角度变化与肌肉位移情况，说明系统在较大幅度的运动下仍能保持稳定读取。

这种多节点结构是否能够扩展至上肢、躯干或全身监测，还需更多研究，但从概念上看，它为贴身监测提供了另一种可拓展的方式。

4. 织物材料的耐久性表现

实验结果显示，织物嵌入的银纳米颗粒结构能够承受弯折、拉伸以及汗液环境的影响，并在一定次数的清洗后保持性能。这种耐久性让人们对其实际应用前景有了更多期待。

三、结语：贴身智能装备可能正在走向更“自然”的形态

从这两项研究可以看到，贴身智能装备的未来形态似乎正在变得更加柔性、轻便，也更加贴近日常穿着。无论是具备高灵敏度的局部贴片，还是能够大面积部署的纺织网络，都在尝试减少设备存在感，使监测行为更顺畅地融入日常生活。

虽然离真正大规模应用仍有一定距离，但这些探索展示了贴身装备未来可能具备的样貌：它可能不再是外置的“设备”，而更像是一种织物结构，一种能够与皮肤、肌肉和动作自然协同的材料。随着材料科学、低功耗技术与人工智能算法的进一步发展，类似的技术路径可能会逐渐清晰，为智能装备带来更多值得期待的变化。

 参考文献：

1. Yap LW, Levin A, Jiang Y, et al. An intelligent, compact wearable pressure-strain combo sensor system for continuous fetal movement monitoring. Sci Adv. [2025-11-26]. doi: 10.1126/sciadv.ady2661

2. Lee, J., Lee, M., Kim, J. et al. All-textile, chip-less, battery-free body sensor networks enabled by a concentric multi-node hub antenna architecture. npj Flex Electron. [2025-11-04]. https://doi.org/10.1038/s41528-025-00486-5