日本大阪府大學的研究人員介紹了一種集成的多模態柔性傳感器系統，包括一個室內濕度傳感器、一個樹葉濕度傳感器，一個光學傳感器和一個溫度傳感器，能夠監測植物潛在的生理健康問題。

附著在葉片下的集成柔性傳感裝置，可以長期監測植物的蒸騰過程

越來越多的生物和非生物脅迫，對植物的生長和產量帶來了潛在的威脅。因此，對植物健康狀況的準確監測和評估顯得越來越重要。但是，傳統用于這類測量的傳感器通常體積大且笨重，并局限于集中的氣候條件，或需要在氣體交換室中進行測量。

一種策略是利用柔性傳感器智能連接植物。不過，由于植物的信號通路相對復雜，因此監測植物的生理信息充滿挑戰。此外，非生物脅迫因素的同步監測，需要持續、柔性、多功能的傳感器系統，以便在沒有性能退化和信號串擾的情況下進行長期監測。

多模態柔性植物健康監測傳感器（左），具有不同功能組件的傳感器結構示意圖（右）

據麥姆斯咨詢報道，近日在ACS Nano上發表的一篇題為《多模態植物健康監測柔性傳感器系統》的研究報道中，日本大阪府大學（Osaka Prefecture University, OPU）的研究人員介紹了一種集成的多模態柔性傳感器系統，包括一個室內濕度傳感器、一個樹葉濕度傳感器，一個光學傳感器和一個溫度傳感器，能夠監測植物潛在的生理健康問題。值得注意的是，通過利用植物蒸騰過程，基于這種“植物-傳感器”生物接口，實現了對大果木棉的長期監測（>15天），直觀地記錄了植物的脫水狀況。

這款以堆疊ZnIn2S4（ZIS）納米片為核心傳感介質的柔性傳感器，不僅能快速響應（~4 ms）感知光照，而且能以持久穩定的性能監測濕度。由于這是首次將ZIS納米片應用于濕度傳感器，因此，研究人員對其濕度傳感機理進行了詳細的理論和實驗研究。在沒有信號串擾的情況下，實時測量了控制植物蒸騰的三種主要非生物脅迫因素：濕度、光照和溫度。

（a）頂部、中部和下部三片葉片被監測的大果木棉，（b）相應的實時監測結果，自上而下分別為：室內濕度、溫度、光照以及植物濕度。

“很多柔性傳感器已經成功應用于人體健康監測，以及人機交互界面。”柔性電子專家Dae-Hyeong Kim教授說：“這項研究提出的用于植物健康狀態監測的多模態柔性傳感器概念，或將為智慧農業開辟一條新的道路。”

這款多模態柔性傳感器的制造過程

該項目負責人Kuniharu Takei教授說：“通過合理選擇活性傳感材料和電極，我們解決了長期跟蹤植物非生物脅迫所需要的傳感器性能，并能夠進行無串擾的多通道信號采集。”

未來的進一步研究將包括降低柔性傳感器系統的厚度和重量，增加傳感器功能，以響應其它生物和非生物脅迫因素，以及提高以時空模式解碼植物化學信號的能力。另外，還將考量環境氣體（如CO₂、O₂或NO_x）對傳感器輸出的影響。