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软电子学和软生物机器人技术的进步加速了先进生物医学工程的发展。这一新前沿推动了下一代医疗技术的发展，重点关注通过可穿戴、植入式和个性化设备进行微创机器人手术和连续实时生理监测。在不同生理参数中，压力是一个关键因素，通常使用多种传感机制进行测量，如压阻式（pie
软电子学和软生物机器人技术的进步加速了先进生物医学工程的发展。这一新前沿推动了下一代医疗技术的发展，重点关注通过可穿戴、植入式和个性化设备进行微创机器人手术和连续实时生理监测。在不同生理参数中，压力是一个关键因素，通常使用多种传感机制进行测量，如压阻式（piezoresistive）、电容式（capacitive）、压电式（piezoelectric）、光学（optical）、摩擦电（triboelectric）及其他不同模态。将这些传感原理与新兴可持续材料及先进制造技术相结合，已能够制造出可适应非常规表面的柔性、可拉伸和适形压力传感器。本文献综述全面总结了压力传感机制、材料和结构设计策略的最新进展，突出了它们在开发先进生物医学应用方面的潜力。此外，还讨论了当前挑战和未来展望，以开发高性能、生物相容和可持续的压力传感器，从而推动医疗监测的发展。
压力定义为每单位面积所受的力，是先进生物医学应用中的基本物理量和关键参数。传统压力测量技术（如膜片、波纹管、布尔登管和压力计）虽可靠，但体积大、与小型化系统不兼容。微机电系统（MEMS）的出现推动了压力传感的发展，实现了小型化、高灵敏度等特性。近年来，向柔性、可持续和有机材料转变，结合增材制造和聚合物工程，实现了适形压力传感器，可适应复杂生物表面。本文献综述旨在填补从柔性到完全适形压力传感的空白，提供关于传感机制、材料及生物医学应用的整合讨论。
本节首先区分了柔性（flexibility）、可拉伸性（stretchability）和适形性（conformability）的概念，并给出了相应的数学描述。适形性是系统级属性，取决于器件与目标表面的相互作用，由弯曲刚度、界面粘附能和基板模量等参数决定。对于非可展曲面，还需面内变形（拉伸）才能实现适形接触。
压阻式传感依赖于机械应变下电阻的调制，包括本征压阻效应和几何效应。在柔性系统中，从刚性半导体扩展到纳米复合材料、导电聚合物和渗流网络（如碳纳米管CNTs、石墨烯、金属纳米线），应变可改变接触电阻和隧穿效应，实现高灵敏因子。在柔性器件中，适形接触可增强压力传递，但也会引入空间非均匀应变场，导致交叉敏感性和滞后。
电容式传感器通过压力诱导的电极间距变化改变电容。在适形软传感器中，间距为空间分布，电容受有效接触面积和介电性质影响。微结构介电层（如多孔弹性体、金字塔微穹）可增强低压灵敏度。电容式传感器功耗极低，适用于分布式传感，但需要高灵敏度读出电路，易受寄生电容和环境影响。
压电传感基于机械应力下电荷的产生，要求材料具有非中心对称性。无机材料（如ZnO、AlN、PZT）和有机材料（如PVDF、PVDF-TrFE）均可用于柔性系统。适形变形导致应力分布不均匀，影响极化输出。压电式传感器可自供电，适用于动态压力传感（如心跳、呼吸），但无法响应静态压力，存在电荷泄漏和温度敏感性。
光学压力传感通过光强、相位或波长的变化检测压力，包括强度型、干涉型（如法布里-珀罗干涉仪FPI）和光纤布拉格光栅（FBG）。适形植入光纤或波导可分布式传感，但面临光学对准和复杂读出系统的挑战。光学传感器具有高线性度、抗电磁干扰能力，适用于恶劣环境。
包括机械谐振器式、热式、场效应晶体管（FET）基、光机械式、摩擦电式和量子隧穿式传感器。每种机制在适形状态下均受分布式变形场影响，各有优缺点。例如，摩擦电传感器利用接触起电和静电感应，可自供电，但信号易受湿度和磨损影响。离子压力传感器利用电双层（EDL）形成超高电容，适用于适形生物集成系统，但受离子迁移率和湿度影响。
不同传感机制在生物医学应用中各有适用场景。压阻式和电容式是主导技术，适用于低压力范围的生理监测。压电式和光学式更适合动态或恶劣环境。谐振式和FET基传感器对机械耦合敏感。实际应用中需根据灵敏度、制造复杂度、功耗和环境鲁棒性权衡选择。
金属（如Au, Ag, Pt）通常作为电极或导电结构，通过物理气相沉积（PVD）制备。液态金属合金（如GaIn, EGaIn）在可穿戴机器人中备受关注。
压电式传感器中使用AlN、ZnO、AZO等半导体材料，通常需高温沉积。ITO用作透明电极，在电容式和压阻式传感器中均有应用。
有机导电材料（如PEDOT:PSS、聚吡咯、聚苯胺）因生物相容性和易加工性，广泛用作电极和活性材料，适用于柔性适形器件。
一维材料（如纳米线、碳纳米管）和二维材料（如石墨烯、MXene、MoS2）因原子级厚度和机械柔韧性，用于构建超薄柔性压力传感器。石墨烯作为电极和传感元件，但高杨氏模量限制变形。MXene和过渡金属二硫族化物也用于传感。
水凝胶具有三维聚合物网络和高含水率，可模拟皮肤力学性能。天然水凝胶生物相容性好但机械强度低；合成水凝胶（如PVA-PAM）可拉伸且透明，用于监测血压、呼吸等。
有机非导电材料（如PDMS、Ecoflex、聚酰亚胺）用作基板、绝缘层或机械膜。压电聚合物（如PVDF、PVDF-TrFE）替代脆性陶瓷，可制成超薄膜，兼容弹性体基底。
纺织品可作为织物或线材，用于压阻式、电容式和摩擦电式传感器，实现可穿戴。纸基材料因低成本、可持续性，用于一次性或一次性传感器，但需优化功能化策略。
从1881年袖带式血压计到MEMS传感器，再到光纤FPI和可穿戴电子皮肤，压力传感技术不断发展。现今转向适形生物集成电子，强调生物相容性和可降解性。未来趋势包括量子增强传感、纳米制造和人工智能集成。
材料选择决定灵敏度、线性度、稳定性、生物相容性和制造可扩展性。表2总结了不同传感机制下的代表性材料及其功能、生物相容性、制造可扩展性和机械相关性。
在适形压力传感器中，悬臂梁和膜片等可变形元件的抗弯刚度（D）决定灵敏度。降低厚度和模量可提高变形和灵敏度。压阻式传感器中，方形膜片产生更高应力；电容式传感器中，介电材料和电极特性影响性能；光学传感器中，膜片变形改变光学腔长。
金属沉积方法（如PVD、CVD）是传统金标准，但需高真空。近年来，替代方法如喷墨打印、气溶胶喷射打印、金属纳米颗粒沉积、无掩模光刻（resistless lithography）等逐渐发展，可兼容柔性基底，但分辨率和大规模制造仍有挑战。
**5.1.1 血压和脉搏率传感**：基于电容式（微结构介电）、压阻式（如碳化丝织物）和离子型传感器，可实现在手腕等部位连续监测。深度学习辅助信号分析提高准确性。
**5.1.2 声学和呼吸传感**：电容式压力传感器可监测喘息、咳嗽，胸部和面罩集成传感器用于呼吸。压阻式e-textiles和摩擦电传感器也用于呼吸监测。
**5.1.3 运动和姿态相关传感**：微结构介电层电容传感器用于关节运动、语音检测和足底压力分布。梯度微结构设计优于平面结构，结合机器学习可识别文字。
压阻式传感器（如ITO/PEDOT:PSS-GO）集成于手术导管，用于颅内压监测。电容式传感器（如微结构PDMS）用于微创手术工具，提供触觉反馈。磁弹性支架传感器可实现连续颅内压监测。
植入式电容式传感器（RLC谐振电路）和基于光学的纳米点阵列传感器用于眼内压（IOP）监测。接触镜式平台实现非侵入式监测，结合药物递送的治疗性智能接触镜前景广阔。
压电式PVDF薄膜传感器用于植入式人工耳蜗，模拟基底膜功能，检测声压变化。PVDF悬臂梁麦克风（UmboMic）具有宽带宽和低噪声，适用于听觉修复。
胶囊内镜集成LC电容式传感器，用于监测胃肠蠕动和腔内压力。采用褶皱薄膜电极和微结构PDMS介电层，可实现无线读出，在猪模型中验证。
**6.1 人体器官上的适形压力传感器**：通过超薄基板（如纳米网格、无基底结构）实现与手腕、脚踝、心脏等不同部位的适形接触，提高传感稳定性和舒适性。
**6.2 假肢和机器人皮肤上的适形压力传感器**：电子皮肤（e-skin）集成硅纳米带、微结构电容式传感器，用于假肢抓取和滑动检测，但单片集成和空间分辨率仍是挑战。
**6.3 湿表面上的适形压力传感器**：海洋皮肤标签系统用于水生生物监测，但厚度较大影响适形性。极薄传感器（1.6 μm）可贴合肥皂泡，表明厚度减薄是关键。
**6.4 手术工具上的适形压力传感器**：超薄传感器可转移至注射针、针灸针和球囊导管，但需优化粘附和机械鲁棒性。结合纳米工程和三维打印可推动发展。
**6.5 生物医学应用中适形压力传感的比较视角**：不同机制适用于不同场景：电容式适用于大面积压力映射，压阻式适用于局部反馈，压电式用于动态检测，光学式适用于电磁干扰环境。混合多模态架构是趋势，可持续材料也受关注。
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