无线传感器附着在皮肤上 跟踪健康状况

我们往往认为皮肤的保护功能是理所当然的，而忽略了它在微妙信号中的其他作用，比如心跳加速或尴尬脸红。

现在，斯坦福大学的工程师们已经开发出一种检测皮肤发出的生理信号的方法，这种传感器就像创可贴一样粘在皮肤上，然后把无线读数发送到夹在衣服上的接收器上。

为了演示这种可穿戴技术，研究人员将传感器固定在一名受试者的手腕和腹部，通过检测他们的皮肤在每次心跳或呼吸时的拉伸和收缩情况，来监测受试者的脉搏和呼吸。同样地，在人的肘部和膝盖上贴上标签，通过测量每次相应肌肉弯曲时皮肤收紧或放松的时间，来跟踪手臂和腿部的运动。

化学工程教授鲍哲南(Zhenan Bao)的实验室在8月15日的《自然电子》(Nature Electronics)杂志上发表的一篇文章中描述了这一系统。她的实验室已经在尝试开发新的贴纸来检测汗液和其他分泌物，以追踪诸如体温和压力等变量。她的最终目标是创造出一组无线传感器，这些传感器可以附着在皮肤上，并与智能服装一起工作，从而比现在消费者使用的智能手机或手表更准确地跟踪更广泛的健康指标。

“我们认为，总有一天，有可能制造出一种全身皮肤传感器阵列，在不干扰人体正常行为的情况下收集生理数据，”鲍说。

可伸缩的、舒适、功能

博士后学者牛思淼和松久直二领导了一个14人的团队，他们花了三年时间设计传感器。他们的目标是开发一种佩戴舒适、没有电池或刚性电路的技术，以防止贴纸与皮肤拉伸和收缩。

他们最终的设计满足了这些参数，改变了射频识别技术，用于控制无钥匙进入锁着的房间。当一个人拿着身份证对着射频识别接收器时，身份证上的天线从接收器上获取一小点射频识别能量，并利用它产生一个代码，然后将其发送回接收器。

车身贴纸类似于身份证:它有一个天线，可以从衣服上的接收器接收到一点RFID能量来为传感器供电。然后，它从皮肤获取读数，并将其传回附近的接收器。

但是为了使无线贴纸起作用，研究人员必须创造出一种可以像皮肤一样伸展和弯曲的天线。他们通过在橡胶贴纸上丝网印刷金属油墨来做到这一点。然而，每当天线弯曲或拉伸时，这些运动使其信号过于微弱和不稳定，无法使用。

为了解决这个问题，斯坦福大学的研究人员开发了一种新型的射频识别系统，它可以在不断波动的情况下向接收器发送强大而准确的信号。然后，电池供电的接收器使用蓝牙定期将贴纸上的数据上传至智能手机、电脑或其他永久存储系统。

贴纸的最初版本依靠微小的运动传感器来测量呼吸和脉搏读数。研究人员目前正在研究如何将汗水、温度和其他传感器整合到他们的天线系统中。

为了使他们的技术超越临床应用，进入消费者友好的设备，研究人员需要克服另一个挑战——保持传感器和接收器彼此接近。在他们的实验中，研究人员在每个传感器上方的衣服上夹了一个接收器。传感器和接收器一对一的配对在医学监控中是可行的，但要制造一个人可以在锻炼时穿的防护网，就必须把天线织进衣服里，无论人们把传感器放在哪里，都能接收和传输信号。