新型可穿戴傳感器:讀懂你“汗水”里的秘密
新型可穿傳感器可以從汗液中揭示什么?加州大學(xué)的工程師們給出了結(jié)果。
準(zhǔn)確地來說,感器這個“靈敏傳感系統(tǒng)”可以根據(jù)使用者皮膚的秘密溫度,測算汗水里的汗水代謝物和電解質(zhì),并將數(shù)據(jù)實時同步到智能手機(jī)上。新型盡管在過去十年中,可穿有不少健康監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)在消費(fèi)者的電子設(shè)備上,但研究人員表示,這個在《自然》雜志上亮相的新設(shè)備,是世界上第一個全電子集成系統(tǒng)。
來自加州大學(xué)電子工程和計算機(jī)科學(xué)系的教授阿里·捷維(Ali Javey)是這個項目的首席研究員,他說:“人類的汗水包含豐富的生理信息,這為‘無害可穿傳感器’提供了一種別具吸引力的測試品。然而,出汗過程是復(fù)雜的,并且需要從多方面提取出與皮膚有關(guān)的有效信息。所以我們研發(fā)出一種全電子集成系統(tǒng),它能在同一時間內(nèi),有選擇地測算多種汗液分析物,而且能把分析數(shù)據(jù)無線傳送到智能手機(jī)中。我們的工作為‘以汗液為基礎(chǔ)的健康監(jiān)測’開啟了一個新的科技平臺?!?br>
為了設(shè)計和開發(fā)這個“汗液傳感系統(tǒng)”,捷維和他的團(tuán)隊專門咨詢了運(yùn)動生理學(xué)家、加州大學(xué)綜合生物學(xué)教授喬治·布洛克斯(George Brooks)。布洛克斯表示,他被捷維的研究團(tuán)隊所設(shè)計的傳感器所深深吸引。
作為這項研究的合作者,他覺得制作一個可穿的汗液傳感器是非常不可思議的,因為這個新設(shè)備所測算的代謝產(chǎn)物和電解質(zhì),對于個人健康來說非常重要?!霸跓o傷害的科技下,終有一日我們無需再挨一針一刀,就能知道自己身體狀況如何。”他這樣說道。
從研究團(tuán)隊所制作的樣本可以看到,在一個柔性電路板中有五個傳感器。這些傳感器可測算代謝物的葡萄糖和乳酸、電解質(zhì)的鈉和鉀、以及皮膚溫度。而集成系統(tǒng)則能夠讓研究者通過測量皮膚溫度,實時地校準(zhǔn)和配合其他傳感器的讀取情況,因為葡萄糖和乳酸傳感器的反應(yīng)非常受溫度影響。
與傳感器相鄰的,是用現(xiàn)成硅膠原件制成的無線傳送電路板。研究人員使用了超過10個集成電路芯片,來負(fù)責(zé)傳感器測算、信號增強(qiáng)、體溫變化適應(yīng)及數(shù)據(jù)的無線傳送。此外,他們還制作了專門的app(手機(jī)軟件),將傳感器的數(shù)據(jù)同步到手機(jī),并連接到智能手環(huán)和頭帶上。
在實驗中,研究者將設(shè)備分發(fā)給進(jìn)行各種室內(nèi)外運(yùn)動的志愿者們,研究目標(biāo)踩單車或戶外跑步,測試時間從幾分鐘到長達(dá)一小時不等。通過一系列測試,他們希望今后能夠把所有電路功能整合到單獨(dú)一塊芯片上,這樣便能縮小設(shè)備的體積,一次也可以測算出更多結(jié)果。
布洛克斯認(rèn)為這個“傳感器”充滿潛力,未來或可運(yùn)用在排汗以外的測算。他說:“既然這種‘可穿無害科技’能很好地應(yīng)用在運(yùn)動員身上,那么也有可能有更多的科技應(yīng)用,比如說測量人們?nèi)粘=】抵兄陵P(guān)重要的代謝物和電解質(zhì)級別,或者為受傷或生病的人測量其他體液。”
首席研究員捷維則表示,他們的長遠(yuǎn)目標(biāo)是,把這個設(shè)備運(yùn)用到醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究中。
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