全球呼吸系统疾病发病率持续攀升，亟需高效诊断工具。当前可穿戴设备虽能监测汗液、唾液等体液，但对呼出气冷凝液（EBC）的连续采样与分析仍面临挑战——日常活动中难以稳定获取EBC样本。尤其对于呼吸性碱中毒患者（常伴随头晕、昏厥），临床依赖有创的动脉血气分析（ABC）评估血液酸碱失衡，但频繁采血不具操作性。呼吸节律紊乱作为早期病理信号，其产生的微弱气压（常低于0.3 Pa）也超出传统压阻传感器的检测极限。

同济大学任杰教授团队开发了一种基于离子凝胶微针（IMN-1/2）的可穿戴口罩，通过金字塔形微阵列结构实现超低压传感（0.3 Pa）与超高灵敏度（2980.23 kPa⁻¹）。该设备整合印刷电路板（PCB）和蓝牙模块，可无线传输呼吸压力、频率及模式数据，同时利用pH响应型荧光交联剂监测EBC酸碱度变化。微针的双亲特性（亲水性单体DMAA与疏水性离子液体[t-Bu₄]TFSI平衡）在限制溶胀的同时实现可控吸水，确保长期导电稳定性。更突破性的是，其强粘附性可密封口罩阀门，通过物理阻隔提升CO₂复吸入，直接调节患者动脉血pH值，实现诊疗一体化。

创新设计与核心性能

微针通过定制PDMS模具光聚合制备，透明淡黄色金字塔结构（针高830 μm）具备梯度孔隙（2.8-7.9 nm）。有限元模拟（图2f）显示，0.5 Pa压力下IMN-1/2形变率达13.6%，而传统离子凝胶（IG-1/2）几乎无响应。这种形变放大效应源于微针尖端的极小接触面积，显著缩短离子迁移路径。双亲设计使微针接触角10分钟内从102.7°降至41.9°（图2h），吸水率稳定在1.6%（图2i），避免溶胀导致的离子液体泄漏。