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一種柔性電子傳感貼片,可以縫在衣服上

MEMS ? 來(lái)源:MEMS ? 2020-08-31 15:56 ? 次閱讀

現(xiàn)在,很多可穿戴健康設(shè)備都安裝了微型傳感器,借助智能手環(huán)和手表上的觸摸屏和按鈕,人們可以追蹤體溫、心率、步數(shù)等各式各樣的數(shù)據(jù),分析自己的健康指數(shù)。

運(yùn)動(dòng)和疾病都會(huì)造成數(shù)據(jù)波動(dòng),通過(guò)觀察變化規(guī)律,用戶可以知道自己的心率是否正常,睡眠是否安穩(wěn),或者是否缺乏鍛煉。最終對(duì)自己的健康程度有大致的了解。

不過(guò)現(xiàn)有的可穿戴設(shè)備仍然有力所不能及的地方:雖然已經(jīng)無(wú)限貼近人的身體和皮膚,卻無(wú)法對(duì)體液、皮膚代謝物或其他生物指標(biāo)加以利用。

原因很簡(jiǎn)單,很多生物指標(biāo)必須從人體內(nèi)部獲取,比如采集血液或尿液樣本。要求用戶用一臺(tái)小型消費(fèi)級(jí)電子設(shè)備進(jìn)行如此復(fù)雜的測(cè)試,實(shí)在有些不切實(shí)際。

為了更有效地利用人體分泌物,塔夫茨大學(xué)的工程師們近日分享了最新研究成果。他們開(kāi)發(fā)了一種柔性電子傳感貼片,可以縫在衣服上,采集并分析汗液,獲取一系列生物指標(biāo),包括鈉離子和銨離子(電解質(zhì)),pH值和乳酸等參數(shù)

研究人員介紹,傳感器是以貼片的樣式制作的,可以安裝在創(chuàng)可貼的紗布上。這樣一來(lái),汗水既可以被傳感器捕捉、分析,還可以透過(guò)紗布蒸發(fā)。而且紗布的四周是經(jīng)過(guò)密封處理的,與皮膚貼合緊密,阻止了汗液四散。

傳感器表面可以收集汗液并實(shí)時(shí)測(cè)量,隨后將數(shù)據(jù)傳回?zé)o線讀取裝置,用于更細(xì)致的分類和分析。例如,汗液中的鈉可以反映出電解質(zhì)是否平衡,氯離子水平可用于診斷和監(jiān)測(cè)囊性纖維化,乳酸濃度可以顯示肌肉是否疲勞,皮質(zhì)醇能夠評(píng)估壓力水平和新陳代謝狀態(tài)。

這些數(shù)據(jù)通常用于衡量專業(yè)運(yùn)動(dòng)員的身體狀況,其科學(xué)性已經(jīng)獲得了普遍認(rèn)可。

之所以選擇汗液,而不是血液或尿液,是因?yàn)槠淙菀撰@取的特性。論文第一作者塔夫茨大學(xué)博士后Trupti Terse-Thakoor表示,“汗水很容易收集,而且能做到無(wú)創(chuàng)收集。液體中含有的生物標(biāo)志物與血漿水平密切相關(guān),可以作為一種出色的替代診斷液體。”

制作出原型試驗(yàn)設(shè)備后,研究人員招募了7名志愿者進(jìn)行測(cè)試,監(jiān)測(cè)他們?cè)谶\(yùn)動(dòng)中的電解質(zhì)和代謝反應(yīng)。參與者有男有女,身體素質(zhì)各不相同,而且之前全都沒(méi)有飲食限制。

測(cè)試中,每個(gè)人都被要求進(jìn)行至少30分鐘的動(dòng)感單車或跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)。整個(gè)過(guò)程中,傳感器都會(huì)貼在他們的皮膚上,每隔5-30秒進(jìn)行一次生物數(shù)據(jù)收集。

收集來(lái)的數(shù)據(jù)被用于執(zhí)行最大攝氧量測(cè)試,分析受試者的吸氧量變化。該測(cè)試被視為是衡量身體健康水平的“金標(biāo)準(zhǔn)”。

貼在創(chuàng)可貼上的傳感器

從研究結(jié)果來(lái)看,項(xiàng)目的可行性已經(jīng)得到的驗(yàn)證,鈉離子、銨離子和 pH 值等生物指標(biāo)都可以測(cè)量出來(lái)。不過(guò)研究人員承認(rèn),目前研究仍缺少嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量流程和經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)組。

換句話說(shuō),研究剛剛經(jīng)過(guò)了概念驗(yàn)證,仍處于起步階段。至于收集上來(lái)的數(shù)據(jù)和分析得出的生物指標(biāo)能夠提供多少有價(jià)值的信息,這些信息對(duì)衡量健康水平又有多大的幫助,還需要進(jìn)一步挖掘。

“這將是傳感器開(kāi)發(fā)的下一步,它在實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量多種生物指標(biāo)方面的有效性仍需驗(yàn)證,”論文作者表示,“尤其是在期望這種技術(shù)能替代標(biāo)準(zhǔn)化臨床測(cè)試的前提下。”

塔夫茨工程學(xué)院電氣與計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授,研究的共同作者Sameer Sonkusale表示,這項(xiàng)研究是 “更大戰(zhàn)略” 的一部分。

未來(lái)他們希望讓這種柔性的電子傳感設(shè)備更加普及,配合其他模塊和傳感器陣列,就可以獨(dú)立運(yùn)行并執(zhí)行分析工作。通過(guò)涂有導(dǎo)電材料的細(xì)線,傳感器就可以集成到衣服中。如果在其表面使用不同的涂層,就能用于檢測(cè)不同的生物指標(biāo),然后無(wú)線傳輸?shù)?a href="http://www.1cnz.cn/v/tag/107/" target="_blank">手機(jī)應(yīng)用當(dāng)中。

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原文標(biāo)題:裝在衣服上的汗液傳感器,檢測(cè)你是否健康

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