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请给我文一个传感器 |
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科学家研制出可测量生命体征的表皮电子设备 |
科学家研制出可测量生命体征的表皮电子设备。
（图片提供：John A. Rogers）
本报讯 你可能在自己的手表中装一个激光器，在打火机中放一部收音机，但即便是詹姆斯·邦德也不会在皮肤上文上一个小电路。如今，随着可以放置在皮肤上的超薄电子设备的研制成功，这种暂时的文身成为了可能。研究人员希望，新的装置能够为抛开笨重设备的监控心脏和大脑活动的传感器铺平道路，或者可以通过微妙的语音命令或身体运动来操控计算机。
有弹性和柔韧的电子设备已经出现了很多年。一种方法是将电路设置在能够弯曲的材料上，就像纸上的墨水一样，从而使这些小器件能够被折叠收起。另一种方法是让电路本身就有弹性。例如，2008年，日本东京大学的工程师发明了一种看起来有点像渔网丝袜的导电材料。这种材料由碳纳米管和橡胶制成，拉伸后可比原始长度伸长1/3，可能足以使机器人变得更加灵活。
然而美国伊利诺伊大学乌尔班纳—香槟分校的材料学家John Rogers表示，所有这些尝试的问题都在于它们不具备人类皮肤的弹性和柔韧性。这真的是一种遗憾，因为从医学传感器到音乐播放器，或者能够戴在胳膊上的移动电话，科学家对于将皮肤与电子设备整合有着广泛的视野。
如今，Rogers和他的同事，以及来自美国、新加坡和中国的其他研究机构的科学家研制出了一类电子设备，能够近乎完美地匹配人类皮肤的力学性质。这种产品被称为表皮电子设备，其使用方法与一张临时文身很相似——你只需在皮肤上擦点水，就可以把它贴在身上。这种设备甚至能够被隐藏在真正的临时文身之下。
研究人员在最新一期的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。Rogers说：“皮肤代表了电子设备整合的一个最自然的地方。”他说：“作为人体最大的器官，以及我们与世界主要的交互感知模式，皮肤扮演着一个特殊的角色。”
据介绍，表皮电子设备实际上是一种超薄电子装置，主要部分由感应器、电子元件、电源及发光元件组成，这些元件被压缩到厚度仅有一根头发粗细的超薄层中。它可像文身一样附着于皮肤上，测量心率和其他生命体征，还可用作电子绷带加速伤口愈合、甚至还可为假肢装置带来触觉。
研究人员测试后发现，这种“皮肤”可在受试者上肢、颈部、前额、脸颊及下颚上工作24个小时而不刺激皮肤，该装置测得的受试者大腿肌肉和心脏等相关活动信号，与用常规笨重电极、导电凝胶等所测得的信号吻合。
奥地利林茨市约翰尼斯·开普勒大学的物理学家Siegfried Bauer认为表皮电子设备具有重要的医学应用价值。但是他强调，这项技术需要对一系列皮肤状况展开测试，例如干燥的皮肤和汗湿的皮肤。他说：“电路必须经得起蒸腾和呼吸作用。”
Rogers和他的同事已经证明他们能够为表皮电子设备融入其他许多有用的特性。例如，太阳能电池有朝一日能够为这些装置提供能量而无需外接电源；与此同时，其所记录的信号能够通过天线以无线的方式传送到一个基站。Rogers表示：“最终，我们认为自己的努力可以使电子学和生物学之间的差异变得模糊。”（赵路）
《科学时报》 (2011-08-18 A4 国际)
