新型无线传感器可贴在皮肤上监测人体健康状况

据美国斯坦福大学官网近来报导，该校研讨人员开宣布一种试验性的贴纸，它能够收集来自皮肤的生理信号，然后将这些健康读数无线发送至夹在衣服上的接纳器。

布景

咱们倾向于将皮肤的维护功用以为是天经地义的，而疏忽了它在发送弱小信号方面（例如严重时的心跳或许为难时的红晕）所扮演的其他人物。

立异

近来，美国斯坦福大学的工程师们开宣布一种办法来检测从皮肤而来的生理信号。这种办法选用了一种传感器，它能够像创可贴相同贴在身上，无线发送读数至夹在衣服上的接纳器。

（图片来历：鲍哲南试验室）

为了演示这项可穿戴技能，研讨人员将传感器贴在一个测验方针的手腕和腹部，经过检测每次心跳或许呼吸过程中他们的皮肤怎么拉伸与缩短，来监测个人的脉息与呼吸。相同，经过丈量每次相应的肌肉活动时皮肤细小的收紧或许放松，个人手肘与膝盖上的贴纸能够追寻手臂和腿部的运动。

美国斯坦福大学化学工程系教授鲍哲南（Zhenan Bao）的试验室在一篇于8月15日宣布在《天然·电子学（Nature Electronics）》期刊上的论文中描绘了这个体系，以为这项他们称为“身体网（BodyNet）”的可穿戴技能，将首要使用于医疗环境中，例如监测睡觉妨碍或心脏病病人。她的试验室已经在测验开发新式贴纸，来感知汗液以及其他分泌物，然后追寻体温以及压力等变量。她的终究方针便是发明一个贴在皮肤上并与智能服装一同作业的无线传感器阵列，然后比顾客如今运用的智能手机或许手表愈加精准地追寻各式各样的健康方针。

鲍教授表明：“咱们以为，有朝一日，咱们将可能会发明出全身的皮肤传感器阵列，在不影响一个人正常行为的情况下收集生理数据。”

技能

博士后学者 Simiao Niu 和 Naoji Matsuhisa 领导了14个人的团队，花费三年时刻规划这种传感器。他们的方针便是开发一项可舒适穿戴、不含电池或许其他刚性电路的技能，避免贴纸影响皮肤拉伸和缩短。

他们终究的规划经过一种相似RFID（射频辨认）的技能来满意这些参数。RFID技能，一般用于操控无钥匙地进入上锁房间。当一个人手持身份证来到RFID接纳器前，身份证中的天线从接纳器中获取少数RFID能量，并用这个能量生成一个代码，然后发回给接纳器。

BodyNet 贴纸有点相似身份证：其天线吸收衣服上的接纳器发射的少数RFID能量为传感器供电。然后，传感器从皮肤取得读数，再发射回邻近的接纳器。

为了让无线贴正常作业，研讨人员有必要发明一个可拉伸并像皮肤相同曲折的天线。他们经过在橡胶贴纸上丝网印刷金属油墨来做到这一点。可是，不管何时天线曲折或许拉伸，这些运动都会使其信号太弱小或许不稳定，以至于无法运用。

（图片来历：鲍哲南试验室）

为了处理这个问题，斯坦福大学的研讨人员开发了一种新式RFID体系，它能够发送激烈且精确的信号给接纳器，虽然继续动摇。然后，这种电池供电的接纳器选用蓝牙来周期性地从贴纸向智能手机、电脑或许其他永久存储体系上传数据。

贴纸的初始版别依赖于微型运动传感器来记载呼吸和脉息读数。研讨人员正在研讨怎么将汗液、温度和其他传感器集成到他们的天线体系中。

为了让他们的技能逾越临床使用并进入顾客友爱的设备，研讨人员需求战胜别的一项应战，让传感器和接纳器彼此接近。在他们的试验中，研讨人员将接纳器夹在坐落每个传感器上方的衣服上。传感器与接纳器的一对一配对，在医疗监测方面会有很好的作用，可是发明一个可在训练时穿在身上的 BodyNet，天线有必要织造到衣服中以接纳和传输信号，不管传感器被贴在哪里。

关键字

柔性电子、传感器、RFID、可穿戴技能

参考资料

【1】Simiao Niu, Naoji Matsuhisa, Levent Beker, Jinxing Li, Sihong Wang, Jiechen Wang, Yuanwen Jiang, Xuzhou Yan, Youngjun Yun, William Burnett, Ada S. Y. Poon, Jeffery B.-H. Tok, Xiaodong Chen, Zhenan Bao.A wireless body area sensor network based on stretchable passive tags. Nature Electronics, 2019; DOI: 10.1038/s41928-019-0286-2

【2】https://news.stanford.edu/2019/08/16/wireless-sensors-stick-skin-track-health/