“电子皮肤”将可穿戴式健康监视器提升到了一个新的水平

一种新的电子皮肤微系统可以跟踪心率,呼吸,肌肉运动和其他健康数据,并将其无线传输到智能手机。电子皮肤相对于现有的跟踪器提供了一些改进,包括更大的灵活性,更小的尺寸,以及粘贴自粘贴片的能力 - 这是一种直径约4厘米(1.5英寸)的非常柔软的硅胶 - 几乎在任何地方身体。

微系统由韩国大邱庆北科技学院机器人工程教授Kyung-In Jang和西北大学生物集成电子中心主任John A. Rogers领导的国际团队开发。该团队在Nature Communications杂志上描述了这种新设备。

电子皮包含大约50个组件,这些组件通过嵌入保护性硅胶的250个微小线圈网络连接。与其他硬显示器不同,柔软的材料使其与身体贴合。它可以无线传输有关运动和呼吸的数据,以及心脏,肌肉,眼睛和大脑中的电活动到智能手机应用程序。

与平面传感器不同,此设备中的微小线圈是三维的,可最大限度地提高灵活性。线圈可以像弹簧一样伸展和收缩而不会断裂。线圈和传感器组件也采用不寻常的蜘蛛网图案配置,确保“在任何方向上均匀且极端的拉伸性和可弯曲性”。它还可以实现更紧密的组件包装,最大限度地减小尺寸研究人员将设计比作缠绕的卷曲藤蔓,连接传感器,电路和收音机,如葡萄藤上的单个叶子。

创造这种新型微系统的关键是拉伸弹性硅胶基底,同时由金,铬和磷酸盐制成的细线弧平放在其上。弧仅在每个弧的一端牢固地连接到基座。当底座收缩时,弧形弹出,形成三维线圈。

整个系统通过无线方式供电,而不是通过电池充电。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,例如传感器放置或线长,以最大限度地减少信号干扰和噪声。

电子皮肤可用于各种应用,包括连续健康监测和疾病治疗。Jang教授表示:“结合大数据和人工智能技术,无线生物传感器可以发展成为一个完整的医疗系统,可以通过便携式方式访问健康信号和信息的收集,存储和分析。”他补充说:“我们将继续开展进一步的研究,开发电子皮肤,支持盲区医疗服务的交互式远程医疗和治疗系统,用于山区农村房屋等医疗服务。”微系统还可以用于新兴趣的其他领域,例如软件机器人或自主导航,团队正在研究这些领域。