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貼在皮膚上跟蹤健康狀況的無線傳感器

知識經驗


貼在皮膚上跟蹤健康狀況的無線傳感器

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我們常常把皮膚的保護功能想當然，而忽略了它在細微信號中的其他功能，比如心跳加快或尷尬臉紅 。
現在，斯坦福大學的工程師開發出了一種檢測皮膚生理信號的方法 。這個傳感器像創可貼一樣貼在皮膚上，然后將無線讀數發送給夾在衣服上的接收器 。
【貼在皮膚上跟蹤健康狀況的無線傳感器】為了展示這種可穿戴技術 ， 研究人員將傳感器固定在受試者的手腕和腹部，并通過檢測每次心跳或呼吸時皮膚的拉伸和收縮來監測受試者的脈搏和呼吸 。同樣 ， 人們的肘部和膝蓋上都貼有標簽，通過測量相應肌肉每次彎曲時皮膚收緊或放松的時間 ， 可以跟蹤手臂和腿部的運動 。
工學教授甄安寶的實驗室在《自然電子》(NatureElectronics)8月15日發表的一篇文章中描述了這個系統 。她的實驗室一直試圖開發新的貼紙來檢測汗液和其他分泌物，以跟蹤體溫和壓力等變量 。她的最終目標是創造一套無線傳感器，可以附著在皮膚上，與智能衣服協同工作，從而比現在消費者使用的智能手機或手表更精確地跟蹤更廣泛的健康指標 。
“我們相信，有一天，有可能制造出一個全身皮膚傳感器陣列，在不干擾人類正常行為的情況下，采集生理數據 ， ”鮑康如說 。
可擴展、舒適且實用 。
博士后牛思邈和宋九哲帶領一個14人的團隊花了三年時間設計傳感器 。他們的目標是開發一種佩戴舒適、沒有電池或剛性電路的技術，以防止貼紙和皮膚拉伸和收縮 。
他們的最終設計符合這些參數，并改變了射頻識別技術，以控制無鑰匙進入上鎖的房間 。當一個人拿著身份證 ， 面對RFID接收器時，身份證上的天線會從接收器獲取少量的RFID能量，利用它產生一個代碼，然后將它發送回接收器 。
車身貼紙類似身份證：它有一個天線，可以從衣服上的接收器接收一點射頻識別能量，為傳感器供電 。然后 ， 它從皮膚上獲取讀數，并將其發送回附近的接收器 。
但是為了讓無線標簽發揮作用，研究人員必須創造一種可以像皮膚一樣伸展和彎曲的天線 。他們通過在橡膠貼紙上絲網印刷金屬油墨來做到這一點 。然而 ， 每當天線彎曲或拉伸時，這些運動會使其信號太弱和不穩定而無法使用 。
為了解決這個問題，斯坦福大學的研究人員開發了一種新型的射頻識別系統，可以在不斷波動的情況下向接收器發送強大而準確的信號 。然后，電池供電的接收器定期使用藍牙將貼紙上的數據上傳到智能手機、電腦或其他永久存儲系統 。
最初版本的貼紙依靠微小的運動傳感器來測量呼吸和脈搏讀數 。研究人員目前正在研究如何將汗液、溫度和其他傳感器集成到他們的天線系統中 。
為了使他們的技術超越臨床應用 ， 進入消費者友好的設備 ， 研究人員需要克服另一個挑戰，——，保持傳感器和接收器彼此靠近 。在他們的實驗中，研究人員在每個傳感器上方的衣服上夾了一個接收器 。傳感器和接收器一對一配對在醫療監測中是可行的，但要做一個人在運動時可以穿的防護網，就要把天線編織到衣服里，這樣人們無論把傳感器放在哪里都可以接收和發送信號 。