日前，中國科學技術大學微電子學院研究團隊提出了一種基於谷拓扑超構表面的體表傳感器網絡，首次將拓扑物理應用於生物醫學領域。相關研究成果近日在線發表於《自然·電子學》。

該研究設計並制備了一種基於柔性導電織物的谷拓扑超構表面，將其集成於日常服裝中，構建了可穿戴、可重構的體表傳感器網絡。該網絡利用拓扑邊界態實現高效、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下的通信質量與生理信號監測能力。

研究團隊通過設計具有不同拓扑相的二維模塊，實現了多個獨立無線通道的靈活配置。實驗表明，該拓扑服裝在人體表面可實現超過30分貝的信號傳輸增強，且在彎曲、拉伸及人體貼合等復雜條件下仍保持穩定性能。與傳統的輻射式通信網絡相比，該系統在能量效率、抗干擾性和數據安全性方面均具有顯著優勢。

在生理監測實驗中，研究團隊將該拓扑服裝與多個加速度計、藍牙模塊集成，結合自適應濾波與人工智能算法，成功在運動狀態下實現了對心率、呼吸率等關鍵生理參數的高精度監測。實驗結果顯示，該系統在運動狀態下信噪比提升超過兩個數量級，心率監測准確率提升約三倍。

“針對可穿戴設備在運動等復雜場景下監測精度不足的問題，我們創新性地將谷拓扑物理融入柔性可穿戴紡織物中，它具有可定向傳輸電磁信號的優點，通過它能夠將傳統定制化網絡變成模塊化設計，該拓扑服裝將體表的多個傳感器組網，構建了多條專屬信號高速公路，實現了超百倍傳感信噪比提升，即使在劇烈運動下，心率等關鍵生命體征的監測准確率依然十分精准。”中國科學技術大學微電子學院特任教授李志鵬告訴記者，“該技術有望推動健康監護從單點感知邁向全身網絡化智能感知，為運動健康、慢病管理等場景帶來突破性解決方案。”（記者丁一鳴、常河）