不久前,美国工程人员研发出世界上第一个全电子集成系统,该系统可以在汗水中持续、无害地监测多种生化物。这项新科技打开了可穿戴设备的大门,当使用者出现类似疲劳过度、脱水、身体温度过高等健康问题时,它就会立即发出警报。
该电子集成系统搭载有五个监测汗水数据的传感器,资料图
新型可穿戴传感器可以从汗液中揭示什么?加州大学的工程师们给出了结果。
准确地来说,这个灵敏传感系统,可根据使用者皮肤的温度,测算汗水里的代谢物和电解质,并将数据实时同步到智能手机上。尽管在过去十年中,有不少健康监测系统已经出现在消费者的电子设备上,但研究人员表示,这个在《自然》杂志上亮相的新设备,是世界上第一个全电子集成系统。
加州大学电子工程系教授阿里捷维是该项目首席研究员,他说,人类的汗水包含丰富的生理信息,这为无害可穿传感器提供了一种别具吸引力的测试品。然而,出汗过程是复杂的,且需从多方面提取与皮肤相关的有效信息。所以,他们研发出一种全电子集成系统,它能在同一时间内,有选择地测算多种汗液分析物,而且能把分析数据无线传送到智能手机中。
从研究团队制作的样本可看到,在一个柔性电路板中有五个传感器。这些传感器可测算代谢物的葡萄糖和乳酸、电解质的钠和钾、以及皮肤温度。而集成系统则能让研究者通过测量皮肤温度,实时校准和配合其他传感器的读取情况,因为葡萄糖和乳酸传感器的反应非常受温度影响。
与传感器相邻的,是用现成硅胶原件制成的无线传送电路板。研究人员使用十几个集成电路芯片,来负责传感器测算、信号增强、体温变化适应及数据的无线传送。此外,他们还制作了专门的手机APP,将传感器的数据同步到手机,并连接到智能手环和头带上。
在实验中,研究者将设备分发给志愿者们,研究目标踩单车或户外跑步。通过一系列测试,他们希望今后能把所有电路功能整合到单独一块芯片上,这样便能缩小设备的体积,一次也可以测算出更多结果。未来,研发者认为这个传感器或可用在排汗以外的医学测算研究中。