新型可穿戴傳感器:讀懂你“汗水”裏的秘密
發布時間:2016-10-13 責任編輯:wenwei
【導讀】不久前,美國工程人員研發出世界上第一個全電子集成係統,該係統可以在汗水中持續、無害地監測多種生化物。這項新科技打開了可穿戴設備的大門,當使用者出現類似疲勞過度、脫水、身體溫度過高等健康問題時,它就會立即發出警報。新型可穿傳感器可以從汗液中揭示什麼?加州大學的工程師們給出了結果。

準確地來說,這個“靈敏傳感係統”可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)使(shi)用(yong)者(zhe)皮(pi)膚(fu)的(de)溫(wen)度(du),測(ce)算(suan)汗(han)水(shui)裏(li)的(de)代(dai)謝(xie)物(wu)和(he)電(dian)解(jie)質(zhi),並(bing)將(jiang)數(shu)據(ju)實(shi)時(shi)同(tong)步(bu)到(dao)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)上(shang)。盡(jin)管(guan)在(zai)過(guo)去(qu)十(shi)年(nian)中(zhong),有(you)不(bu)少(shao)健(jian)康(kang)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)已(yi)經(jing)出(chu)現(xian)在(zai)消(xiao)費(fei)者(zhe)的(de)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)上(shang),但(dan)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)表(biao)示(shi),這(zhe)個(ge)在(zai)《自然》雜誌上亮相的新設備,是世界上第一個全電子集成係統。
來自加州大學電子工程和計算機科學係的教授阿裏·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(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)別(bie)具(ju)吸(xi)引(yin)力(li)的(de)測(ce)試(shi)品(pin)。然(ran)而(er),出(chu)汗(han)過(guo)程(cheng)是(shi)複(fu)雜(za)的(de),並(bing)且(qie)需(xu)要(yao)從(cong)多(duo)方(fang)麵(mian)提(ti)取(qu)出(chu)與(yu)皮(pi)膚(fu)有(you)關(guan)的(de)有(you)效(xiao)信(xin)息(xi)。所(suo)以(yi)我(wo)們(men)研(yan)發(fa)出(chu)一(yi)種(zhong)全(quan)電(dian)子(zi)集(ji)成(cheng)係(xi)統(tong),它(ta)能(neng)在(zai)同(tong)一(yi)時(shi)間(jian)內(nei),有(you)選(xuan)擇(ze)地(di)測(ce)算(suan)多(duo)種(zhong)汗(han)液(ye)分(fen)析(xi)物(wu),而(er)且(qie)能(neng)把(ba)分(fen)析(xi)數(shu)據(ju)無(wu)線(xian)傳(chuan)送(song)到(dao)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)中(zhong)。我(wo)們(men)的(de)工(gong)作(zuo)為(wei)‘以汗液為基礎的健康監測’開啟了一個新的科技平台。”
為了設計和開發這個“汗液傳感係統”,捷維和他的團隊專門谘詢了運動生理學家、加州大學綜合生物學教授喬治·布洛克斯(George Brooks)。布洛克斯表示,他被捷維的研究團隊所設計的傳感器所深深吸引。
作zuo為wei這zhe項xiang研yan究jiu的de合he作zuo者zhe,他ta覺jiao得de製zhi作zuo一yi個ge可ke穿chuan的de汗han液ye傳chuan感gan器qi是shi非fei常chang不bu可ke思si議yi的de,因yin為wei這zhe個ge新xin設she備bei所suo測ce算suan的de代dai謝xie產chan物wu和he電dian解jie質zhi,對dui於yu個ge人ren健jian康kang來lai說shuo非fei常chang重zhong要yao。“在無傷害的科技下,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。
從研究團隊所製作的樣本可以看到,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、電解質的鈉和鉀、以yi及ji皮pi膚fu溫wen度du。而er集ji成cheng係xi統tong則ze能neng夠gou讓rang研yan究jiu者zhe通tong過guo測ce量liang皮pi膚fu溫wen度du,實shi時shi地di校xiao準zhun和he配pei合he其qi他ta傳chuan感gan器qi的de讀du取qu情qing況kuang,因yin為wei葡pu萄tao糖tang和he乳ru酸suan傳chuan感gan器qi的de反fan應ying非fei常chang受shou溫wen度du影ying響xiang。
與傳感器相鄰的,是用現成矽膠原件製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,來負責傳感器測算、信號增強、體溫變化適應及數據的無線傳送。此外,他們還製作了專門的app(手機軟件),將傳感器的數據同步到手機,並連接到智能手環和頭帶上。
在zai實shi驗yan中zhong,研yan究jiu者zhe將jiang設she備bei分fen發fa給gei進jin行xing各ge種zhong室shi內nei外wai運yun動dong的de誌zhi願yuan者zhe們men,研yan究jiu目mu標biao踩cai單dan車che或huo戶hu外wai跑pao步bu,測ce試shi時shi間jian從cong幾ji分fen鍾zhong到dao長chang達da一yi小xiao時shi不bu等deng。通tong過guo一yi係xi列lie測ce試shi,他ta們men希xi望wang今jin後hou能neng夠gou把ba所suo有you電dian路lu功gong能neng整zheng合he到dao單dan獨du一yi塊kuai芯xin片pian上shang,這zhe樣yang便bian能neng縮suo小xiao設she備bei的de體ti積ji,一yi次ci也ye可ke以yi測ce算suan出chu更geng多duo結jie果guo。
布洛克斯認為這個“傳感器”充滿潛力,未來或可運用在排汗以外的測算。他說:“既然這種‘可穿無害科技’能(neng)很(hen)好(hao)地(di)應(ying)用(yong)在(zai)運(yun)動(dong)員(yuan)身(shen)上(shang),那(na)麼(me)也(ye)有(you)可(ke)能(neng)有(you)更(geng)多(duo)的(de)科(ke)技(ji)應(ying)用(yong),比(bi)如(ru)說(shuo)測(ce)量(liang)人(ren)們(men)日(ri)常(chang)健(jian)康(kang)中(zhong)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)代(dai)謝(xie)物(wu)和(he)電(dian)解(jie)質(zhi)級(ji)別(bie),或(huo)者(zhe)為(wei)受(shou)傷(shang)或(huo)生(sheng)病(bing)的(de)人(ren)測(ce)量(liang)其(qi)他(ta)體(ti)液(ye)。”
首席研究員捷維則表示,他們的長遠目標是,把這個設備運用到醫學應用研究中。
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