“電子紋身”用途廣 可測(cè)量人體電活動(dòng)

研究人員制成了可拉伸的超薄電子裝置，粘在皮膚上，就像一種臨時(shí)紋身，可以測(cè)量人體電活動(dòng)。這些電子紋身可以讓醫(yī)生無創(chuàng)診斷和監(jiān)測(cè)心律不齊或睡眠障礙等癥狀。

 
電子紋身：這些微電子裝置能夠沿著皮膚起皺、彎曲和扭曲，甚至被擠壓，也不會(huì)斷裂或松動(dòng)

伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)材料科學(xué)教授約翰A•羅杰斯(John A. Rogers)，已經(jīng)開發(fā)出一個(gè)原型，可以復(fù)制笨重的心電圖和其他醫(yī)療設(shè)備的監(jiān)測(cè)功能，這種監(jiān)測(cè)通常只限于臨床或?qū)嶒?yàn)室環(huán)境。這項(xiàng)研究發(fā)表在今天的《科學(xué)》(Science)上。

為了制成柔性可拉伸的電子裝置，羅杰斯利用了一個(gè)原理，這個(gè)原理他曾經(jīng)用于實(shí)現(xiàn)基質(zhì)柔性。他制成的元件，都是由傳統(tǒng)的、像硅一樣的高性能材料組成，不僅超薄，而且“在結(jié)構(gòu)上形成彎彎曲曲的形狀”，這就使它們能夠變形而不會(huì)斷裂。羅杰斯說，因此，“整個(gè)系統(tǒng)都具有這種蛛網(wǎng)布局。”

羅杰斯說，在過去，他能夠制造的裝置，或者是柔性不能拉伸，或者是可拉伸但不具有柔性。尤其是，他以前的工作是有局限的，因?yàn)槭聦?shí)上，他設(shè)計(jì)的電子裝置部份，彎曲和拉伸比不上基質(zhì)，這些裝置就安裝在這種基質(zhì)上。

電子紋身達(dá)到了皮膚的力學(xué)性能，它可以承受扭曲、戳刺和拉伸，不會(huì)斷裂。羅杰斯紋身也可以貼合皮膚表面狀況，與它一起拉伸和位移。它可以長時(shí)間佩戴，不會(huì)產(chǎn)生刺激，膠帶和剛性電子裝置往往會(huì)產(chǎn)生刺激。雖然羅杰斯的初步試驗(yàn)需要特制的基質(zhì)，但他也表明，這些電子裝置可以安裝到市售的臨時(shí)紋身上。

這款樣機(jī)配備電極，可測(cè)量肌肉和大腦活動(dòng)所產(chǎn)生的電信號(hào)。這可用于無創(chuàng)診斷睡眠呼吸暫停(sleep apnea)或監(jiān)測(cè)早產(chǎn)嬰兒的心臟活動(dòng)。羅杰斯說，也可能使用紋身刺激身體康復(fù)患者的肌肉，雖然這種用途并沒有在這篇論文中說明。

為了證明這種裝置有潛力作為人機(jī)接口，羅杰斯把一種紋身安裝在人的喉部，通過測(cè)量喉部肌肉的電活動(dòng)，控制電腦游戲。這種裝置發(fā)出的信號(hào)包含足夠的信息，讓軟件可以區(qū)分說出的單詞“左”、“右”、“上”和“下”，從而控制屏幕上的光標(biāo)。

這種裝置包含的傳感器，可監(jiān)測(cè)身體的溫度，張力和電信號(hào)。它也安裝了LED，可提供視覺反饋;光電探測(cè)器可測(cè)量曝光量;還有微型無線電發(fā)射器和接收器。這種裝置足夠小，只需要微不足道的電源，這些電源它可以采用微小的太陽能電池，也可以用無線線圈從附近的發(fā)射器接收能量。羅杰斯希望，在不久的將來，可以內(nèi)置某種能量存儲(chǔ)功能，就像微小的電池那樣。這些研究人員也在努力制成無線設(shè)備。