【導(dǎo)讀】不久前，美國(guó)工程人員研發(fā)出世界上第一個(gè)全電子集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在汗水中持續(xù)、無(wú)害地監(jiān)測(cè)多種生化物。這項(xiàng)新科技打開(kāi)了可穿戴設(shè)備的大門，當(dāng)使用者出現(xiàn)類似疲勞過(guò)度、脫水、身體溫度過(guò)高等健康問(wèn)題時(shí)，它就會(huì)立即發(fā)出警報(bào)。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(lái)說(shuō)，這個(gè)“靈敏傳感系統(tǒng)”可以根據(jù)使用者皮膚的溫度，測(cè)算汗水里的代謝物和電解質(zhì)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步到智能手機(jī)上。盡管在過(guò)去十年中，有不少健康監(jiān)測(cè)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(gè)在《自然》雜志上亮相的新設(shè)備，是世界上第一個(gè)全電子集成系統(tǒng)。
來(lái)自加州大學(xué)電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系的教授阿里·捷維（Ali Javey）是這個(gè)項(xiàng)目的首席研究員，他說(shuō)：“人類的汗水包含豐富的生理信息，這為‘無(wú)害可穿傳感器’提供了一種別具吸引力的測(cè)試品。然而，出汗過(guò)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(shí)間內(nèi)，有選擇地測(cè)算多種汗液分析物，而且能把分析數(shù)據(jù)無(wú)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(cè)’開(kāi)啟了一個(gè)新的科技平臺(tái)。”
為了設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)這個(gè)“汗液傳感系統(tǒng)”，捷維和他的團(tuán)隊(duì)專門咨詢了運(yùn)動(dòng)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(duì)所設(shè)計(jì)的傳感器所深深吸引。
作為這項(xiàng)研究的合作者，他覺(jué)得制作一個(gè)可穿的汗液傳感器是非常不可思議的，因?yàn)檫@個(gè)新設(shè)備所測(cè)算的代謝產(chǎn)物和電解質(zhì)，對(duì)于個(gè)人健康來(lái)說(shuō)非常重要。“在無(wú)傷害的科技下，終有一日我們無(wú)需再挨一針一刀，就能知道自己身體狀況如何。”他這樣說(shuō)道。
從研究團(tuán)隊(duì)所制作的樣本可以看到，在一個(gè)柔性電路板中有五個(gè)傳感器。這些傳感器可測(cè)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(guò)測(cè)量皮膚溫度，實(shí)時(shí)地校準(zhǔn)和配合其他傳感器的讀取情況，因?yàn)槠咸烟呛腿樗醾鞲衅鞯姆磻?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(wú)線傳送電路板。研究人員使用了超過(guò)10個(gè)集成電路芯片，來(lái)負(fù)責(zé)傳感器測(cè)算、信號(hào)增強(qiáng)、體溫變化適應(yīng)及數(shù)據(jù)的無(wú)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(shí)驗(yàn)中，研究者將設(shè)備分發(fā)給進(jìn)行各種室內(nèi)外運(yùn)動(dòng)的志愿者們，研究目標(biāo)踩單車或戶外跑步，測(cè)試時(shí)間從幾分鐘到長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)不等。通過(guò)一系列測(cè)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(cè)算出更多結(jié)果。
布洛克斯認(rèn)為這個(gè)“傳感器”充滿潛力，未來(lái)或可運(yùn)用在排汗以外的測(cè)算。他說(shuō)：“既然這種‘可穿無(wú)害科技’能很好地應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)員身上，那么也有可能有更多的科技應(yīng)用，比如說(shuō)測(cè)量人們?nèi)粘＝】抵兄陵P(guān)重要的代謝物和電解質(zhì)級(jí)別，或者為受傷或生病的人測(cè)量其他體液。”
首席研究員捷維則表示，他們的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是，把這個(gè)設(shè)備運(yùn)用到醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究中。
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