The rapid development of flexible electronics, human–computer interaction, wireless technology, the Internet of Things, and internet health is promoting fast-past innovation in the field of wearable medical devices. Wearable devices are a category of personalized devices that include specialized sensors, which can make conformal contact with the human body or tissue to collect biochemical or electrophysiological signals. Hence, the development of high-precision flexible devices is attracting increasing interest as they can provide real-time medical data for monitoring the physiological state of patients and their diagnosis and treatment, as well as help individuals to pursue a healthier lifestyle. This Perspective reviews the developments and requirements of wearable flexible electronic devices in medical monitoring and then discusses the possible applications and challenges of using flexible sensor technology for point-of-care devices. Finally, an up-to-date discussion of the flexible sensor, its future prospects, and solutions it could provide in medical and diagnostic equipment are summarized.
REFERENCES
1.
Y.
Khan
,
A. E.
Ostfeld
,
C. M.
Lochner
,
A.
Pierre
, and
A. C.
Arias
, Adv. Mater.
28
, 4373
–4395
(2016
).2.
L.
Wang
,
K.
Jiang
, and
G.
Shen
, Adv. Mater. Technol.
6
, 2100107
(2021
).3.
L.
Wang
,
Z.
Lou
,
K.
Jiang
, and
G.
Shen
, Adv. Intell. Syst.
1
, 1900040
(2019
).4.
J.
Wang
,
T.
He
, and
C.
Lee
, Nano Energy
65
, 104039
(2019
).5.
K.
Song
,
J.
Kim
,
S.
Cho
,
N.
Kim
,
D.
Jung
,
H.
Choo
, and
J.
Lee
, Adv. Healthcare Mater.
7
, 1800419
(2018
).6.
J.
Kim
,
M.
Lee
,
H. J.
Shim
,
R.
Ghaffari
,
H. R.
Cho
,
D.
Son
,
Y. H.
Jung
,
M.
Soh
,
C.
Choi
,
S.
Jung
,
K.
Chu
,
D.
Jeon
,
S. T.
Lee
,
J. H.
Kim
,
S. H.
Choi
,
T.
Hyeon
, and
D. H.
Kim
, Nat. Commun.
5
, 5747
(2014
).7.
J. C.
Barrese
,
N.
Rao
,
K.
Paroo
,
C.
Triebwasser
,
C.
Vargas-Irwin
,
L.
Franquemont
, and
J. P.
Donoghue
, J. Neural Eng.
10
, 066014
(2013
).8.
J.
Wei
, IEEE Consum. Electron. Mag.
3
, 53
(2014
).9.
G.
Liu
,
S.
Xu
,
Y.
Liu
,
Y.
Gao
,
T.
Tong
,
Y.
Qi
, and
C.
Zhang
, Adv. Funct. Mater.
30
, 1909886
(2020
).10.
L.
Zhao
,
H.
Li
,
J.
Meng
, and
Z.
Li
, InfoMat
2
, 212
–234
(2020
).11.
L.
Zhao
,
K.
Wang
,
W.
Wei
,
L.
Wang
, and
W.
Han
, InfoMat
1
, 407
–416
(2019
).12.
K.
Takei
,
W.
Honda
,
S.
Harada
,
T.
Arie
, and
S.
Akita
, Adv. Healthcare Mater.
4
, 487
–500
(2015
).13.
D.
Jiang
,
B.
Shi
,
H.
Ouyang
,
Y.
Fan
,
Z. L.
Wang
, and
Z.
Li
, ACS Nano
14
, 6436
–6448
(2020
).14.
L.
Zhao
,
L.
Wang
,
Y.
Zheng
,
S.
Zhao
,
W.
Wei
,
D.
Zhang
,
X.
Fu
,
K.
Jiang
,
G.
Shen
, and
W.
Han
, Nano Energy
84
, 105921
(2021
).15.
S.
Wang
,
T.
Chinnasamy
,
M. A.
Lifson
,
F.
Inci
, and
U.
Demirci
, Trends Biotechnol.
34
, 909
(2016
).16.
S.
Berghaus
and
A.
Back
, in 48th Hawaii International Conference on System Sciences
(
IEEE
, 2015
), pp. 1028
–1037
.17.
L.
Tsao
,
L.
Haferkamp
, and
L.
Ma
, in International Conference on Cross-Cultural Design
(
Springer
, 2016
), pp. 436
–447
.18.
L. R.
Hochberg
,
D.
Bacher
,
B.
Jarosiewicz
,
N. Y.
Masse
,
J. D.
Simeral
,
J.
Vogel
,
S.
Haddadin
,
J.
Liu
,
S. S.
Cash
,
P.
van der Smagt
, and
J. P.
Donoghue
, Nature
485
, 372
–375
(2012
).19.
Z.
Song
,
W.
Ye
,
Z.
Chen
,
Z.
Chen
,
M.
Li
,
W.
Tang
,
C.
Wang
,
Z.
Wan
,
S.
Poddar
,
X.
Wen
,
X.
Pan
,
Y.
Lin
,
Q.
Zhou
, and
Z.
Fan
, ACS Nano
15
, 7659
–7667
(2021
).20.
S.
Niu
,
N.
Matsuhisa
,
L.
Beker
,
J.
Li
,
S.
Wang
,
J.
Wang
,
Y.
Jiang
,
X.
Yan
,
Y.
Yun
,
W.
Burnett
,
A. S. Y.
Poon
,
J. B.-H.
Tok
,
X.
Chen
, and
Z.
Bao
, Nat. Electron.
2
, 361
–368
(2019
).21.
H. U.
Chung
,
A. Y.
Rwei
,
A.
Hourlier-Fargette
,
S.
Xu
,
K.
Lee
,
E. C.
Dunne
,
Z.
Xie
,
C.
Liu
,
A.
Carlini
,
D. H.
Kim
,
D.
Ryu
,
E.
Kulikova
,
J.
Cao
,
I. C.
Odland
,
K. B.
Fields
,
B.
Hopkins
,
A.
Banks
,
C.
Ogle
,
D.
Grande
,
J. B.
Park
,
J.
Kim
,
M.
Irie
,
H.
Jang
,
J.
Lee
,
Y.
Park
,
J.
Kim
,
H. H.
Jo
,
H.
Hahm
,
R.
Avila
,
Y.
Xu
,
M.
Namkoong
,
J. W.
Kwak
,
E.
Suen
,
M. A.
Paulus
,
R. J.
Kim
,
B. V.
Parsons
,
K. A.
Human
,
S. S.
Kim
,
M.
Patel
,
W.
Reuther
,
H. S.
Kim
,
S. H.
Lee
,
J. D.
Leedle
,
Y.
Yun
,
S.
Rigali
,
T.
Son
,
I.
Jung
,
H.
Arafa
,
V. R.
Soundararajan
,
A.
Ollech
,
A.
Shukla
,
A.
Bradley
,
M.
Schau
,
C. M.
Rand
,
L. E.
Marsillio
,
Z. L.
Harris
,
Y.
Huang
,
A.
Hamvas
,
A. S.
Paller
,
D. E.
Weese-Mayer
,
J. Y.
Lee
, and
J. A.
Rogers
, Nat. Med.
26
, 418
–429
(2020
).22.
S. R. A.
Ruth
,
L.
Beker
,
H.
Tran
,
V. R.
Feig
,
N.
Matsuhisa
, and
Z.
Bao
, Adv. Funct. Mater.
30
, 1903100
(2020
).23.
N.
Matsuhisa
,
M.
Kaltenbrunner
,
T.
Yokota
,
H.
Jinno
,
K.
Kuribara
,
T.
Sekitani
, and
T.
Someya
, Nat. Commun.
6
, 7461
(2015
).24.
C. M.
Lochner
,
Y.
Khan
,
A.
Pierre
, and
A. C.
Arias
, Nat. Commun.
5
, 5745
(2014
).25.
T.
Sekitani
,
H.
Nakajima
,
H.
Maeda
,
T.
Fukushima
,
T.
Aida
,
K.
Hata
, and
T.
Someya
, Nat. Mater.
8
, 494
(2009
).26.
D. H.
Kim
,
N.
Lu
,
R.
Ma
,
Y. S.
Kim
,
R. H.
Kim
,
S.
Wang
,
J.
Wu
,
S. M.
Won
,
H.
Tao
,
A.
Islam
,
K. J.
Yu
,
T. I.
Kim
,
R.
Chowdhury
,
M.
Ying
,
L.
Xu
,
M.
Li
,
H. J.
Chung
,
H.
Keum
,
M.
McCormick
,
P.
Liu
,
Y. W.
Zhang
,
F. G.
Omenetto
,
Y.
Huang
,
T.
Coleman
, and
J. A.
Rogers
, Science
333
, 838
(2011
).27.
X.
Huang
,
Y.
Liu
,
H.
Cheng
,
W. J.
Shin
,
J. A.
Fan
,
Z.
Liu
,
C. J.
Lu
,
G. W.
Kong
,
K.
Chen
, and
D.
Patnaik
, Adv. Funct. Mater.
24
, 3846
(2014
).28.
C.
Dagdeviren
,
Y.
Shi
,
P.
Joe
,
R.
Ghaffari
,
G.
Balooch
,
K.
Usgaonkar
,
O.
Gur
,
P. L.
Tran
,
J. R.
Crosby
, and
M.
Meyer
, Nat. Mater.
14
, 728
(2015
).29.
W. V.
McCall
, J. Psychiatr. Res.
64
, 19
(2015
).30.
S.
Arora
,
V.
Venkataraman
,
S.
Donohue
,
K. M.
Biglan
,
E. R.
Dorsey
, and
M. A.
Little
, paper presented at International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)
, Florence, Italy, May 2014
.31.
International Data Corporation,
IDC Forecasts Worldwide Shipments of Wearables to Surpass 200 Million in 2019, Driven by Strong Smartwatch Growth and the Emergence of Smarter Watches
(
International Data Corporation
,
Framingham, MA
, 2016
).32.
J.
Ubrani
,
R.
Reith
,
R.
Llamas
, and
M.
Chau
, Worldwide Quarterly Wearable Device Tracker
[
International Data Corporation (IDC)
,
Framingham, MA
, 2017
].33.
M. P.
Turakhia
,
M.
Desai
, and
H.
Hedlin
, Am. Heart J.
207
, 66
–75
(2019
).34.
J.
Tully
,
C.
Dameff
, and
C. A.
Longhurst
, Clin. Lab. Med.
40
, 69
–82
(2020
).35.
American College of Cardiology
, Apple Heart Study Identifies AFib in Small Group of Apple Watch Wearers
(
American College of Cardiology
, 2019
).36.
A. K.
Yetisen
,
J. L.
Martinez-Hurtado
,
B.
Ünal
,
A.
Khademhosseini
, and
H.
Butt
, Adv. Mater.
30
, 1706910
(2018
).37.
Y.
Zhang
,
L.
Wang
,
L.
Zhao
,
K.
Wang
,
Y.
Zheng
,
Z.
Yuan
,
D.
Wang
,
X.
Fu
,
G.
Shen
, and
W.
Han
, Adv. Mater.
33
, 2007890
(2021
).38.
X.
Fu
,
L.
Wang
,
L.
Zhao
,
Z.
Yuan
,
Y.
Zhang
,
D.
Wang
,
D.
Wang
,
J.
Li
,
D.
Li
,
V.
Shulga
,
G.
Shen
, and
W.
Han
, Adv. Funct. Mater.
31
, 2010533
(2021
).39.
P.
Morgan
,
S.
Hampton
,
A.
Karatziotou
,
J.
Zaslona
, and
B.
Middleton
, J. Sleep Res.
21
, 217
–218
(2012
).40.
Y.
Liu
,
S. H.
Zhu
,
G. H.
Wang
,
F.
Ye
, and
P. Z.
Li
, J. Occup. Environ. Hyg.
10
, 78
(2013
).41.
L.
Wang
,
Z.
Lou
,
K.
Wang
,
S.
Zhao
,
P.
Yu
,
W.
Wei
,
D.
Wang
,
W.
Han
,
K.
Jiang
, and
G.
Shen
, Research
2020
, 8716847
.42.
D.
Wang
,
L.
Wang
, and
G.
Shen
, J. Semicond.
41
, 041605
(2020
).43.
A. M.
Abdelrahman
,
J.
Bingener
,
D.
Yu
,
B. R.
Lowndes
,
A.
Mohamed
,
A. L.
McConico
, and
M. S.
Hallbeck
, Surg. Endosc.
30
, 1205
(2016
).44.
Clinical Trial (GlaxoSmithKline and McLaren Applied Technologies), “Exploratory study of biotelemetry in amyotrophic lateral sclerosis,” No. NCT02447952 (U.S. National Institutes of Health,
2015
).45.
A. K.
Yetisen
,
J. L.
Martinez-Hurtado
,
F.
da Cruz Vasconcellos
,
M. C.
Simsekler
,
M. S.
Akram
, and
C. R.
Lowe
, Lab Chip
14
, 833
(2014
).46.
A. K.
Yetisen
,
M. S.
Akram
, and
C. R.
Lowe
, Lab Chip
13
, 2210
–2251
(2013
).47.
T.
Tian
,
J.
Li
,
Y.
Song
,
L.
Zhou
, and
C. J.
Yang
, Lab Chip
16
, 1139
–1151
(2016
).48.
M. H.
Iqbal
,
A.
Aydin
, and
O.
Brunckhorst
, “
A review of wearable technology in medicine
,” J. R. Soc. Med.
109
, 372
–380
(2016
).49.
K.
Wang
,
Z.
Lou
,
L.
Wang
,
L.
Zhao
,
S.
Zhao
,
D.
Wang
,
W.
Han
,
K.
Jiang
, and
G.
Shen
, ACS Nano
13
, 9139
–9147
(2019
).50.
L.
Wang
,
S.
Chen
,
W.
Li
,
K.
Wang
,
Z.
Lou
, and
G.
Shen
, Adv. Mater.
31
, 1804583
(2019
).51.
Z.
Lou
,
S.
Chen
,
L.
Wang
,
R.
Shi
,
L.
Li
,
K.
Jiang
,
D.
Chen
, and
G.
Shen
, Nano Energy
38
, 28
–35
(2017
).52.
L.
Wang
,
J. A.
Jackman
,
W. B.
Ng
, and
N.-J.
Cho
, Adv. Funct. Mater.
26
, 8623
–8630
(2016
).53.
S.
Park
,
S. W.
Heo
,
W.
Lee
,
D.
Inoue
,
Z.
Jiang
,
K.
Yu
,
H.
Jinno
,
D.
Hashizume
,
M.
Sekino
,
T.
Yokota
,
K.
Fukuda
,
K.
Tajima
, and
T.
Someya
, Nature
561
, 516
(2018
).54.
S.
Huang
,
Y.
Liu
,
Y.
Zhao
,
Z.
Ren
, and
C.
Guo
, Adv. Funct. Mater.
29
, 1805924
(2019
).55.
G.-H.
Lee
,
H.
Moon
,
H.
Kim
,
G. H.
Lee
,
W.
Kwon
,
S.
Yoo
,
D.
Myung
,
S. H.
Yun
,
Z.
Bao
, and
S. K.
Hahn
, Nat. Rev. Mater.
5
, 149
(2020
).56.
A.
Giuliani
,
M.
Placidi
,
F. D.
Francesco
, and
A.
Pucci
, React. Funct. Polym.
76
, 57
(2014
).57.
W.
Honda
,
S.
Harada
,
T.
Arie
,
S.
Akita
, and
K.
Takei
, Adv. Funct. Mater.
24
, 3299
(2014
).58.
C.
Yan
,
J.
Wang
, and
P. S.
Lee
, ACS Nano
9
, 2130
(2015
).59.
J.
Jeon
,
H.-B.-R.
Lee
, and
Z.
Bao
, Adv. Mater.
25
, 850
(2013
).60.
K.
Takei
,
W.
Gao
,
C.
Wang
, and
A.
Javey
, Proc. IEEE
107
, 2155
(2019
).61.
M.
Bariya
,
H. Y. Y.
Nyein
, and
A.
Javey
, Nat. Electron.
1
, 160
–171
(2018
).62.
A. S.
Campbell
,
J.
Kim
, and
J.
Wang
, Curr. Opin. Electrochem.
10
, 126
(2018
).63.
M. A.
Jahid
and
J.
Hu
, Mater. Today: Proc.
16
, 1485
(2019
).64.
S.
Kim
,
B.
Lee
,
J. T.
Reeder
,
S. H.
Seo
,
S. U.
Lee
,
A.
Hourlier-Fargette
,
J.
Shin
,
Y.
Sekine
,
H.
Jeong
,
Y. S.
Oh
,
A. J.
Aranyosi
,
S. P.
Lee
,
J. B.
Model
,
G.
Lee
,
M. H.
Seo
,
S. S.
Kwak
,
S.
Jo
,
G.
Park
,
S.
Han
,
I.
Park
,
H. I.
Jung
,
R.
Ghaffari
,
J.
Koo
,
P. V.
Braun
, and
J. A.
Rogers
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
117
, 27906
(2020
).65.
R. M.
Torrente-Rodríguez
,
J.
Tu
,
Y.
Yang
,
J.
Min
,
M.
Wang
,
Y.
Song
,
Y.
Yu
,
C.
Xu
,
C.
Ye
,
W. W.
IsHak
, and
W.
Gao
, Matter
2
, 921
(2020
).66.
L. B.
Baker
and
A. S.
Wolfe
, Eur. J. Appl. Physiol.
120
, 719
(2020
).67.
M.
Chung
,
G.
Fortunato
, and
N.
Radacsi
, J. R. Soc. Interface
16
, 20190217
(2019
).68.
N. D.
Giovanni
and
N.
Fucci
, Curr. Med. Chem.
20
, 545
–561
(2013
).69.
W.
Gao
, Nature
529
, 509
–514
(2016
).70.
X.
Wang
, Wireless Pressure Sensor System for Medical Applications
(
University of South Carolina
, 2013
).71.
A.
Pallotta
,
I.
Clarot
,
J.
Sobocinski
,
E.
Fattal
, and
A.
Boudier
, ACS Appl. Bio Mater.
2
, 1
−13
(2019
).72.
Y. J.
Hong
,
H.
Jeong
,
K. W.
Cho
,
N.
Lu
, and
D.-H.
Kim
, Adv. Funct. Mater.
29
, 1808247
(2019
).73.
S.
Kirsten
,
J.
Uhlemann
,
M.
Braunschweig
, and
K. J.
Wolter
, in 35th International Spring Seminar on Electronics Technology
(
IEEE
, 2012
), pp. 123
-127
.74.
K.
Shen
and
M. M.
Maharbiz
, “
Ceramic packaging for neural implants
,” J. Neural Eng.
18
, 025002
(2021
).75.
S.
Sonmezoglu
,
J. R.
Fineman
,
E.
Maltepe
, and
M. M.
Maharbiz
, Nat. Biotechnol.
39
, 855
–864
(2021
).76.
P.
Cong
,
N.
Chaimanonart
,
W. H.
Ko
, and
D. J.
Young
, IEEE J. Solid-State Circuits
44
, 3631
(2009
).77.
M.
Han
,
L.
Chen
,
K.
Aras
,
C.
Liang
,
X.
Chen
,
H.
Zhao
,
K.
Li
,
N. R.
Faye
,
B.
Sun
,
J.-H.
Kim
,
W.
Bai
,
Q.
Yang
,
Y.
Ma
,
W.
Lu
,
E.
Song
,
J. M.
Baek
,
Y.
Lee
,
C.
Liu
,
J. B.
Model
,
G.
Yang
,
R.
Ghaffari
,
Y.
Huang
,
I. R.
Efimov
, and
J. A.
Rogers
, Nat. Biomed. Eng.
4
, 997
–1009
(2020
).78.
R. J.
Andrews
, Ann. N. Y. Acad. Sci.
993
, 1–13
(2003
).79.
S. M.
Won
,
E.
Song
,
J.
Zhao
,
J.
Li
,
J.
Rivnay
, and
J. A.
Rogers
, Adv. Mater.
30
, 1800534
(2018
).80.
J.
Rivnay
,
H.
Wang
,
L.
Fenno
,
K.
Delsseroth
, and
G. G.
Mallaras
, Sci. Adv.
3
, e1601649
(2017
).81.
T.
Aflalo
,
S.
Kellis
,
C.
Klaes
,
B.
Lee
,
Y.
Shi
,
K.
Pejsa
,
K.
Shanfield
,
S.
Hayes-Jackson
,
M.
Aisen
,
C.
Heck
,
C.
Liu
, and
R. A.
Andersen
, Science
348
, 906
–910
(2015
).82.
S.
Zhang
,
C.
Wang
,
H.
Gao
,
C.
Yu
,
Q.
Yan
,
Y.
Lu
,
Z.
Tao
,
C.
Linghu
,
Z.
Chen
,
K.
Xu
, and
J.
Song
, Adv. Mater. Interfaces
7
, 1901775
(2020
).83.
L.
Luan
,
X.
Wei
,
Z.
Zhao
,
J. J.
Siegel
,
O.
Potnis
,
C. A.
Tuppen
,
S.
Lin
,
S.
Kazmi
,
R. A.
Fowler
,
S.
Holloway
,
A. K.
Dunn
,
R. A.
Chitwood
, and
C.
Xie
, Sci. Adv.
3
, e1601966
(2017
).84.
S.
Guan
,
J.
Wang
,
X.
Gu
,
Y.
Zhao
,
R.
Hou
,
H.
Fan
,
L.
Zou
,
L.
Gao
,
M.
Du
,
C.
Li
, and
Y.
Fang
, Sci. Adv.
5
, eaav2842
(2019
).85.
E.
Gibney
, Nature
528
, 26
−28
(2015
).86.
Y.
Ma
,
Q.
Zheng
,
Y.
Liu
,
B.
Shi
,
X.
Xue
,
W.
Ji
,
Z.
Liu
,
Y.
Jin
,
Y.
Zou
,
Z.
An
,
W.
Zhang
,
X.
Wang
,
W.
Jiang
,
Z.
Xu
,
Z. L.
Wang
,
Z.
Li
, and
H.
Zhang
, Nano Lett.
16
, 6042
(2016
).87.
Q.
Zhang
,
Q.
Liang
,
Q.
Liao
,
F.
Yi
,
X.
Zheng
,
M.
Ma
,
F.
Gao
, and
Y.
Zhang
, Adv. Mater.
29
, 1606703
(2017
).88.
H.
Basaeri
,
D. B.
Christensen
, and
S.
Roundy
, Smart Mater. Struct.
25
, 123001
(2016
).89.
R.
Rubow
and
E.
Swift
, J. Speech Hearing Disord.
50
, 178
(1985
).90.
S.
Arora
,
V.
Venkataraman
,
S.
Donohue
,
K. M.
Biglan
,
E. R.
Dorsey
, and
M. A.
Little
, paper presented at Int. Conf. on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)
, Florence, Italy, May 2014
.91.
H.
Lee
,
T. K.
Choi
,
Y. B.
Lee
,
H. R.
Cho
,
R.
Ghaffari
,
L.
Wang
,
H. J.
Choi
,
T. D.
Chung
,
N.
Lu
,
T.
Hyeon
,
S. H.
Choi
, and
D. H.
Kim
, Nat. Nanotechnol.
11
, 566
(2016
).92.
L. L.
Li
,
D. P.
Wang
,
D.
Zhang
,
W. H.
Ran
,
Y. X.
Yan
,
Z. X.
Li
,
L. L.
Wang
, and
G. Z.
Shen
, Adv. Funct. Mater.
31
, 2104782
(2021
).93.
L.
Wang
,
D. P.
Wang
,
K.
Wang
,
K.
Jiang
, and
G. Z.
Shen
, ACS Mater. Lett.
3
, 921
–929
(2021
).94.
W.
Hu
,
H.
Cong
,
W.
Huang
,
Y.
Huang
,
L.
Chen
,
A. L.
Pan
, and
C. L.
Xue
, Light
8
, 106
(2019
).95.
B. C.
Lin
,
X. G.
Ye
,
N.
Wang
,
C. X.
Zhang
,
H. X.
Deng
,
J. Z.
Fang
,
H. N.
CUI
,
S.
Wang
,
J.
Liu
,
Z. M.
Wei
,
D.
Yu
,
Z. M.
Liao
, and
C. L.
Xue
, Sci. Bull.
66
, 1375
–1378
(2021
).© 2021 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.
