电子皮肤:比可穿戴式健康监测设备更牛
一种新的电子皮肤微系统可追踪心率、呼吸、肌肉运动和其他健康数据,并无线传输到智能手机。该电子皮肤相对于现有的追踪器有很多改进的地方,包括更大的灵活性、更小的尺寸和可以粘附的自粘贴片——其为一种直径约为4厘米(1.5英寸)的硅树脂,可几乎用于身体的任何部位。
该系统由韩国大邱庆尚北道科技学院的机器人工程教授Kyung In Jang和西北大学的生物电子中心主任John A. Rogers领导的一个国际小组开发。
电子皮肤包含50个组件,由250个嵌入保护性硅的细线圈组成。柔软的材料使其更贴合人体,不同于其他质硬的监视器。它可无线传输运动和呼吸,以及心脏、肌肉、眼睛和大脑的电活动数据到智能手机应用程序。
不同于平面传感器,该装置的微型导线线圈是三维的,其有最大的灵活性。该线圈可以伸缩,就像没有断裂的弹簧。线圈和传感器组件也以一种不寻常的蜘蛛网模式进行配置,确保任何方向拉伸性能和弯曲性能的统一和极端水平。这也使组件更紧密地包装在一起,最小化尺寸。研究人员把该设计比作缠绕的卷曲藤蔓,将传感器、电路和无线电连接起来,就像连接藤蔓上的单个叶子一样。
创造这种新的微系统的关键是拉伸弹性硅基,而由金、铬和磷组成的细小线弧则平放在它里面。线弧在弧的另一端被牢固地连接到基底。当基底收缩,弧线弹出,形成三维线圈。
整个系统通过无线供电而非电池充电。研究人员还考虑了关键的电气和机械问题,以优化系统的物理布局,如传感器放置或电线长度,以尽量减少信号干扰和噪声。
电子皮肤可用于多种应用,包括连续的健康监测和疾病治疗。Jang教授指出,结合大数据和人工智能技术,无线传感器可以开发成一个完整的医疗体系,允许便携式访问以收集、存储和分析健康信号和信息。他补充说,我们将继续深入研究以开发可支持交互式远程医疗和如山村农村等医疗设备缺乏地区的医疗系统的电子皮肤。该微系统也可用于其他新兴领域,如软机器人或自主导航,该小组目前正在进行研究。
(环球医学编辑:贾朝娟 )
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