可穿戴技术具有通过提供生理参数的连续测量来改变医疗保健的潜力。不使用电子元件就能被动监测生理压力的传感器是可穿戴隐形眼镜的理想选择，因为它们很容易与角膜和外部环境接触。在这里，我们报告了一种被动集成微流体传感器，具有一种新的转导机制，将小的应变变化转化为一个大的流体体积膨胀，可通过智能手机相机检测。传感器结构和材料性能的优化导致了一个线性和稳定的传感器响应。结果表明，传感器对单轴应变的检测限为0.06%，对双轴应变的19小时的持续运行能力，使用寿命达到>7个月，显示了长期眼科监测应用的潜力。

      青光眼是一种神经退行性疾病，可导致不可逆的进行性视力丧失。根据2013年的数据，全球青光眼患者（40-80岁）的人数估计为6500万，预计2020年将达到7600-8000万，2040年将达到1.12亿。高眼压(IOP)是青光眼的主要和单一可改变的危险因素。目前，在医生的办公室使用眼压计进行的IOP的标准测量，提供了一个单一的数据点。然而，IOP不仅在一天中发生变化，而且因人而异，并取决于日常生活（如饮食、锻炼等）。IOP的日波动是青光眼进展的独立危险因素。这些波动可以改变医生对疾病进展的看法。因此，需要连续、方便、准确的IOP测量来有效治疗青光眼。

      可穿戴技术利用纳米颗粒、碳纳米管和嵌入在弹性体中的液态金属/离子液体进行机械电气转导。隐形眼镜式可穿戴传感器不仅适用于眼科应用（如青光眼管理），也适用于对泪液中化学生物标志物水平的测量。可穿戴传感器中的电气测量需要金属或半导体组件，用于功率、射频或蓝牙通信和数据处理。

      由于电子元件的低空气渗透性和不透明性，以及传感器与角膜连接时的困难，这对于眼部应用尤其困难。临床研究表明，24小时使用带有电组件的隐形眼镜会由于机械不匹配的而导致角膜形貌的改变。在另一项临床研究中，DeSmedtetal.显示，在90%的患者使用隐形眼镜与电组件有荧光素阳性染色24小时后，角膜损伤的迹象，与电组件的位置相关（例如，微处理器），30%的病人需要抗生素治疗。Kim等人证明，由石墨烯-银纳米线组成的透明电元件可以解决接触镜传感器中金属组件的不透明问题。近，Jiang等人建议利用微流体技术来提高隐形眼镜传感器的透气性。

导流体液体在微流体通道中的应用由于其柔韧性性和鲁棒性等优点，近年来在可穿戴传感方面引起了关注。微流控物理传感器（如应变、温度、压力）已被证明用于各种生物医学应用，如步态监测、关节/肌肉活动监测、血压监测、模拟人体体外循环和眼压监测。

      具有被动视觉读出的微流控传感器在可穿戴应用中具有固有的优势，如透明度、生物相容性、灵活性和易于接口，因为它们不需要任何电子元件。微流体与智能手机相机的集成可以轻松准确地检测颜色或形状变化。被动视觉读出在眼科是更好的，因为视觉容易获得和靶器官，角膜的机械敏感性。微流体的智能手机成像已被证明可用于使用植入式微流体传感器进行连续眼压(IOP)监测应用的数据读出。

      在本研究中，Araci等人使用体积放大来提高压力灵敏度（见补充图1）。体积放大是将体积变化转换为大的线性位移，这是微流控传感器的另一个*优势。这种现象也被用于普通的汞基温度计，以一种特殊形式的膨胀测量法[32]。基于膨胀测量法的微流控被动传感器可以将给定的物理输入转换为液体半月板的位移，用于视觉检测。这种器件的稳定性和寿命依赖于气体和液体体积及其界面能的平衡。这就限制了寿命[23]或传感器材料（例如，温度计中的汞和玻璃，分别是不生物相容性和不渗透的）。因此，为了在软被动微流控应变传感器中获得一种稳健的性能，需要一种稳定的、生物相容性的液体/传感器材料组合以及一种敏感的转导机制。

在此，我们提出了一种新型的微流控膨胀计，它被用作一种无电子应变传感器。我们利用微流控通道网络的体积膨胀（即膨胀）作为应变传感器的工作原理。通过数值模拟，我们优化了器件的体系结构，以实现大的体积放大。我们已经从用各种几何参数和材料制作的传感器中获得了广泛的实验数据。结果表明，在毛细力作用下，导油的吸收和微小通道变形是影响图像应变传感器性能的两个主要因素（即引起漂移、迟滞和不稳定）。我们减少了通道宽度以增加刚度，并利用了生物相容性和稳定的材料（如疏油)NOA65消除吸油，导致线性和稳健的性能。我们已经将该传感器嵌入到隐形眼镜中，证明了该设备在眼科临床应用中的适用性。在生理条件下测量了去核猪眼的IOP诱导应变，并与接触眼压测量进行了比较。该设备可以测量青光眼临床相关压力范围(10-40mmHg)内IOP对角膜形状变化引起的应变。

微流控体的几何形状和材料性能的优化

（略）

结论

我们使用NOA65和Clearflex的复制成型技术制作了传感器。我们已经开发了软光刻技术，可以制造到100µm的通道高度为150µm(即通道膜厚度为~25µm)的传感器。（见方法和图2）。我们制造了具有不同储层宽度和高度的传感器。传感器响应分别在机械应力/应变分析仪(bimomomentum Inc.，Mach-1)和自制的半球形压力容器上进行了表征.对于单轴测试，传感器被放置在Mach-1上，并在2小时内被拉伸和释放三次。下图3结果显示，Clearflex的传感器具有较大的滞后和恒定的漂移。然而，在保持相同的灵敏度的情况下，随着液藏宽度从200µm减小到50µm，滞后和漂移都减小。与由Clearflex制造的传感器相比，NOA65传感器在200µm的储层宽度下具有更小的迟滞性和更好的稳定性。稳定性的提高可以解释为noa65减少的液体吸收和更高的弹性模量。由此可见，NOA65传感器在50µm储层宽度下的稳定性得到改善，视觉上无漂移，滞后可忽略，这支持了较高的杨氏模量和较低的通道宽度有助于更好的稳定性。我们将这种急剧的改善归因于i)毛细管力的平衡和ii)随着储层通道宽度的减小，更硬的通道膜的变形减小。

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