導(dǎo)讀
據(jù)美國斯坦福大學官網(wǎng)近日報道,該校研究人員開發(fā)出一種實驗性的貼紙,它可以采集來自皮膚的生理信號,然后將這些健康讀數(shù)無線發(fā)送至夾在衣服上的接收器。
背景
我們傾向于將皮膚的保護功能認為是理所當然的,而忽略了它在發(fā)送微弱信號方面(例如緊張時的心跳或者尷尬時的紅暈)所扮演的其他角色。
創(chuàng)新
近日,美國斯坦福大學的工程師們開發(fā)出一種方法來檢測從皮膚而來的生理信號。這種方法采用了一種傳感器,它可以像創(chuàng)可貼一樣貼在身上,無線發(fā)送讀數(shù)至夾在衣服上的接收器。
(圖片來源:鮑哲南實驗室)
為了演示這項可穿戴技術(shù),研究人員將傳感器貼在一個測試對象的手腕和腹部,通過檢測每次心跳或者呼吸過程中他們的皮膚如何拉伸與收縮,來監(jiān)測個人的脈搏與呼吸。同樣,通過測量每次相應(yīng)的肌肉活動時皮膚微小的收緊或者放松,個人手肘與膝蓋上的貼紙可以追蹤手臂和腿部的運動。
美國斯坦福大學化學工程系教授鮑哲南(Zhenan Bao)的實驗室在一篇于8月15日發(fā)表在《自然·電子學(Nature Electronics)》期刊上的論文中描述了這個系統(tǒng),認為這項他們稱為“身體網(wǎng)(BodyNet)”的可穿戴技術(shù),將首先應(yīng)用于醫(yī)療環(huán)境中,例如監(jiān)測睡眠障礙或心臟病病人。她的實驗室已經(jīng)在嘗試開發(fā)新型貼紙,來感知汗液以及其他分泌物,從而追蹤體溫以及壓力等變量。她的最終目標就是創(chuàng)造一個貼在皮膚上并與智能服裝一起工作的無線傳感器陣列,從而比消費者現(xiàn)今使用的智能手機或者手表更加精準地追蹤各種各樣的健康指標。
鮑教授表示:“我們認為,有朝一日,我們將可能會創(chuàng)造出全身的皮膚傳感器陣列,在不影響一個人正常行為的情況下采集生理數(shù)據(jù)?!?/p>
技術(shù)
博士后學者 Simiao Niu 和 Naoji Matsuhisa 領(lǐng)導(dǎo)了14個人的團隊,花費三年時間設(shè)計這種傳感器。他們的目標就是開發(fā)一項可舒適穿戴、不含電池或者其他剛性電路的技術(shù),防止貼紙影響皮膚拉伸和收縮。
他們最終的設(shè)計通過一種類似RFID(射頻識別)的技術(shù)來滿足這些參數(shù)。RFID技術(shù),通常用于控制無鑰匙地進入上鎖房間。當一個人手持身份證來到RFID接收器前,身份證中的天線從接收器中獲取少量RFID能量,并用這個能量生成一個代碼,然后發(fā)回給接收器。
BodyNet 貼紙有點類似身份證:其天線吸收衣服上的接收器發(fā)射的少量RFID能量為傳感器供電。然后,傳感器從皮膚獲得讀數(shù),再發(fā)射回附近的接收器。
為了讓無線貼正常工作,研究人員必須創(chuàng)造一個可拉伸并像皮膚一樣彎曲的天線。他們通過在橡膠貼紙上絲網(wǎng)印刷金屬油墨來做到這一點。然而,無論何時天線彎曲或者拉伸,這些運動都會使其信號太微弱或者不穩(wěn)定,以至于無法使用。
(圖片來源:鮑哲南實驗室)
為了解決這個問題,斯坦福大學的研究人員開發(fā)了一種新型RFID系統(tǒng),它可以發(fā)送強烈且準確的信號給接收器,盡管持續(xù)波動。然后,這種電池供電的接收器采用藍牙來周期性地從貼紙向智能手機、電腦或者其他永久存儲系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)。
貼紙的初始版本依賴于微型運動傳感器來記錄呼吸和脈搏讀數(shù)。研究人員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(tǒng)中。
為了讓他們的技術(shù)超越臨床應(yīng)用并進入消費者友好的裝置,研究人員需要克服另外一項挑戰(zhàn),讓傳感器和接收器相互靠近。在他們的實驗中,研究人員將接收器夾在位于每個傳感器上方的衣服上。傳感器與接收器的一對一配對,在醫(yī)療監(jiān)測方面會有很好的效果,但是創(chuàng)造一個可在鍛煉時穿在身上的 BodyNet,天線必須編織到衣服中以接收和傳輸信號,無論傳感器被貼在哪里。
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接收器
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無線傳感器
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原文標題:新型無線傳感器:可貼在皮膚上監(jiān)測人體健康狀況!
文章出處:【微信號:IntelligentThings,微信公眾號:IntelligentThings】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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