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麻省理工学院的研究人员设计了一种具有各种无线传感器的无电池可穿戴式 "电子皮肤"。

这种电子皮肤可以像绷带一样穿在身上,将生物标志物信息发送到附近的手机上。(图片来源:MIT.edu)
这种电子皮肤可以像绷带一样穿在身上,将生物标志物信息发送到附近的手机上。(图片来源:MIT.edu)
这种新设备类似于一个绷带,主要由氮化镓和黄金加上各种传感膜制成。由于氮化镓层的压电特性,电子皮肤可以无线传输与脉搏、汗水和其他人体生物标志物有关的信号。
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可穿戴设备代表了迄今为止发展最快的行业之一,预计到2028年全球收入将达到3885亿美元。由无线技术驱动的传感器现在已经小到可以包含在 手表臂带它们可以测量各种人类生物标志物,如葡萄糖浓度、血压、心率、全天走的步数等。这些芯片仍然需要一个小电池,但是,在不久的将来,将不需要任何合成电源,因为研究人员已经成功地制造了嵌入薄网的可穿戴传感器,不需要无线芯片或电池。

由麻省理工学院的一组工程师设计的最新无线电子 "皮肤 "最近在令人尊敬的《科学》杂志上被详细介绍。这种由柔性半导体薄膜制成的电子皮肤可以像电子透明胶带一样轻易地粘附在人体皮肤上。研究人员发现,氮化镓的压电特性可以让这种材料充当无线发射器以及传感器,因此他们在电子皮肤上集成了一层由它制成的薄层。

为了提高测量的准确性和电信号的强度,麻省理工学院的团队将氮化镓与金的导电层配对。因此,电子皮肤被证明是足够敏感的,可以对人的心跳做出反应,此外,当它与一个离子感应膜配对时,还可以检测到人类汗液中的盐分。该薄层产生的振动产生一个电信号,可以被附近的接收器解释。

设计研究的作者之一Jeehwan Kim解释说,"芯片需要大量的电力,但我们的设备可以使系统非常轻,而没有任何耗电的芯片"。此外,电子皮肤可以 "像绷带一样穿在身上,并与你的手机上的无线阅读器相配。 手机你可以无线监测你的脉搏、汗水和其他生物信号"。

现在,研究人员已经证明了无芯片无线传感器如何能够集成到电子皮肤的设计中,下一步将是用能够检测各种重要生物标志物的选择性膜来使传感器阵列多样化。研究的共同作者麻省理工学院博士后Jun Min Suh提到,"如果你改变传感膜,你可以检测任何目标生物标志物,如葡萄糖,或与压力水平相关的皮质醇"。

 

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Bogdan Solca, 2022-08-20 (Update: 2022-08-20)