（上圖）Hnin Yin Yin Nyein 博士

香港科技大學領導的團隊研發了名為「HELP」（Heteromodal Epidermal Liquid-metal Patch）的液態金屬貼片，該貼片通過特別設計，能避免液態金屬滑動而產生信號失真，同時在使用者呼吸時自動調控液態金屬的傳導，從而更精準和可靠地監測人體呼吸與心臟活動，有助推動適合居家使用的穿戴式心肺監測工具的研發。研究成果已刊於《科學進展》。

論文：

• https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aee5907

研究背景

一些慢性呼吸道疾病高度依賴專業臨床環境下進行的檢查。例如肺活量計、生理睡眠檢查等。後者需在患者身上黏貼數十條有線感測器，過程繁複且不舒適，且須由專業醫護人員操作，因此並不適合日常居家使用。

日常居家穿戴式方案的研發中，一項關鍵挑戰是如何在長時間穿戴過程中維持穩定性能。液態金屬被廣泛視為軟性電子元件的極佳材料。然而，液態金屬對標準彈性基材的附著力欠佳，會會導致基線訊號逐漸飄移，且在使用者移動時產生嚴重失真。

研究成果

科大化學及生物工程學系助理教授 Hnin Yin Yin Nyein 博士及團隊，透過創新的材料與結構協同設計，成功提出一個有望解決上述工程挑戰的方案。

團隊首先在彈性硅膠基底上，預先沉積一層微米級的銀納米線（AgNWs）網絡，模仿壁虎腳掌的分層互鎖結構。此網絡可通過化學與物理雙重作用，錨定液態金屬，防止其滑動而產生訊號飄移。此結構使得 HELP 貼片經歷高達五十萬次拉伸循環後，仍能維持穩定的電性能。

為搭配此穩固基底，團隊設計了獨特的「類比漸縮閘門」結構：沿感測器的呼吸通道嵌入不同尺寸的圓頂狀微凸起結構，形成分級序列以模擬漸進式閥門。當使用者胸腔擴張時，這些微小閘門會依序收縮液態金屬傳導路徑，使感測器在整個測量範圍內皆保持卓越的靈敏度與線性度。不論是幾乎察覺不到的淺層靜止呼吸（胸腔應變低於 0.01%），還是深層劇烈胸腔擴張，各種訊號都能完整捕捉且不失真。

基於上述方案製備而成的 HELP 貼片採用雙通道設計。其中一條通道寬且厚，專門用於記錄清晰的心電圖（ECG）心臟訊號，不受胸腔拉伸影響。另一通道則為細長的 U 形迴路，用於測量胸腔與腹部的物理運動。

工藝上，HELP 貼片並不需要昂貴的無塵室製程或複雜的製造設備。團隊開發了一套具高度可擴展性的簡易模板刷塗工藝，能將液態金屬圖案化於錨定基材上，使製造成本低廉且易於量產。

在初步臨床試驗中，團隊在睡眠監測任務中偵測睡眠呼吸中止事件的結果，與醫院黃金標準 PSG 設備高度一致。過程中，患者只需自行貼上 HELP 貼片（耗時少於一分鐘），而毋需佩戴傳統的多條有線感測器。此外，HELP 貼片還能即時追蹤氣喘患者對支氣管擴張劑治療的反應，客觀反映患者的呼吸模式如何恢復正常、達至協調同步狀態的過程。

團隊表示，HELP 的持續監測能力使研究人員得以捕捉標準門診檢查中容易被忽略的夜間關鍵生理變化，例如在慢性阻塞性肺病患者身上，因為身體在清醒狀態下會自行調節，日間隨機檢測往往顯示血氧濃度正常，但該易於使用的貼片有助揭示身體在睡眠放鬆時的生理變化，從而實現預防性的醫療介入。

研究團隊

論文第一作者為科大前博士後研究員李玥博士。通訊作者是 Hnin Yin Yin Nyein 博士。其他共同作者包括前研究助理林于珺、前博士後研究員崔強勝、博士生何安瑋、王雪潔、碩士生王旭。

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