電子皮膚 文在身上的電子設備

原標題：電子皮膚 文在身上的電子設備

▲軟性智能穿戴產品金箔文身

▲為電子皮膚供電的柔性電

▲貼在手背上的電子皮膚

如今，可穿戴的電子產品，例如手環、iWatch、谷歌眼鏡等大受歡迎，不過相較於電子皮膚來說，這些「便攜」的產品都太過笨重。

電子皮膚作為一種可穿戴電子產品，它輕薄得像你的皮膚，像文身一樣貼在你的手腕或者身體其他任何需要的位置，甚至能成為你身體的一部分。

電子皮膚有什麼功能？

電子皮膚，除了能做到人類皮膚能做到的，還能實時測量人的心跳脈搏、血壓血糖，能夠發光發熱、存儲數據，甚至還有一種貼在舌頭上的電子皮膚，能讓盲人「看」到周圍的物品。

電子皮膚最初出現在大眾的視野中是科幻作品，比如《星球大戰》的假手和《終結者》中的機器人。科學家開始研究電子皮膚可以溯源到1970年代，那個帶著感測器的假手。其後，在2004年科學家發明了可彎曲的矩陣皮膚，2008年又發明了微結構的壓力感測器。

近年電子皮膚由於在生物醫學領域的潛力，得到了廣泛研究和關注。比如在2011年由美國斯坦福大學的科學家提出並製造的一種可以伸縮的微小太陽能電池，可以為電子皮膚的壓力感測器等提供能量。2013年，斯坦福大學還發明了一種可以藏在文身貼里的電子皮膚。

如何實現電子皮膚功能？

要實現電子皮膚的功能，首先要把電子器件做得又薄又輕，柔軟地貼合皮膚且不至於因彎折而壞掉。如今使用廣泛的電子器件是硅做的，很脆，難以彎曲。到達納米級別厚度的硅納米帶是可以彎曲的，但是在拉扯或者壓縮下會出現裂紋，無法使用。

研究者們為了解決電子皮膚在彎折和拉扯壓縮下斷裂的問題，鑽研出了許多不同的方法。主要分為兩大方向，其一是利用本身就可以彎曲拉扯不會壞掉的高分子聚合物新材料，就像樹脂或者橡膠那樣的材料，來製造新型的電子皮膚；其二是利用現有的常規電子材料，通過結構上的新設計來實現可以彎折的電子皮膚。

電子皮膚對人體有害嗎？

一般的電子皮膚只是用透明塗料貼在皮膚表面，用特定洗劑或者工具就可以取下，比一般刺青容易去掉得多，甚至還可以重複利用。嵌入人體的電子皮膚，也會使用生物兼容性的材料，化為身體的一部分而不產生排異反應。

此外，電子皮膚不單單只用在人體，因為它是如此柔軟輕便，可以用在很多東西的表面，比如服裝、飾品、輸液袋以及機器人的表面等。

如今，市場上已經出現軟性智能穿戴產品，比如金箔文身，用戶可以通過觸控文身，對手機發送接聽電話、調節音樂APP音量大小的指令。

此外，軟性智能穿戴設備具有手機支付等功能，用戶可以通過掃描這個文身（其實是掃描晶片），進而獲取資訊甚至完成支付。也就是說，這款文身可以代替你的錢包，代替手機的無線支付功能。

製作智能文身只需要兩步。第一步，通過繪圖軟體繪製一個電路圖；第二步，用戶需要用製作一次性文身的壓模機器，把圖案壓在特殊的金箔紙上，然後將金箔紙上的圖案一點一點撕下來，貼在手臂上就完成了。

因為成本低價，智能文身可以在未來大規模應用。

電子皮膚離我們有多遠？

利用無機材料納米化的技術，能夠製造出測量觸覺、摩擦及溫度的電子皮膚，或是能偵測人體心跳、血糖及含氧量並自動注射藥液的智能檢測皮膚，加上無線傳輸，還能將檢測數據記錄至手機或雲端。

不過，這些可穿戴產品需要額外供電，也就是需要用電池之類的東西來驅動它。

受限於可穿戴設備狹小的體積，電池容量不足、充電時過熱已經成為業界發展受阻的罪魁禍首。去年起，國內外有關柔性電池的傳聞源源不斷，但現在看來還沒有出現真正有能力解決這一問題的方法。不過，相信這項堪稱偉大的技術革命已離我們越來越近。

本版綜合廣州日報、中新社等

最快柔性 電子皮膚誕生

近日，威斯康星大學麥迪遜分校（University of Wisconsin-Madison）的研究人員，開發出世界上最快的柔性可穿戴合成電路。

這是一種更加輕薄、功能更加強大的可穿戴技術，可直接應用於皮膚。早前的研究傳輸線路厚度為640微米，現在該團隊將線路厚度縮小為25微米。

新型可穿戴感測器：讀懂你的「汗水」

不久前，美國工程人員研發出世界上第一個全電子集成系統，該系統可以在汗水中持續、無害地監測多種生化物，當使用者出現類似疲勞過度、脫水、身體溫度過高等健康問題時，它會立即發出警報。

這個靈敏感測系統可以根據使用者皮膚的溫度，測算汗水裡的代謝物和電解質，將數據實時同步到智能手機上。研究人員表示，這個在《自然》雜誌上亮相的新設備，是世界上第一個全電子集成系統。

來自加州大學電子工程和計算機科學系的教授阿里·捷維（Ali Javey）是這個項目的首席研究員。他說：「人類的汗水包含豐富的生理信息，這為無害可穿感測器提供了一種別具吸引力的測試品。出汗過程是複雜的，需要從多方面提取出與皮膚有關的有效信息。所以我們研發出一種全電子集成系統，它能在同一時間內，有選擇地測算多種汗液分析物，而且能把分析數據無線傳送到智能手機中。」

從研究團隊製作的樣本可以看到，在1個柔性電路板中有5個感測器。這些感測器可測算代謝物的葡萄糖和乳酸、電解質的鈉和鉀以及皮膚溫度。集成系統則能夠讓研究者通過測量皮膚溫度，實時地校準和配合其他感測器的讀取情況，因為葡萄糖和乳酸感測器的反應非常受溫度影響。

與感測器相鄰的，是用現成硅膠原件製成的無線傳送電路板。研究人員使用了超過10個集成電路晶元，來負責感測器測算、信號增強、體溫變化適應及數據的無線傳送。此外，他們還製作了專門的APP，將感測器的數據同步到手機，並連接到智能手環和頭帶上。

實驗中，研究者將設備分發給進行各種室內外運動的志願者們，研究目標踩單車或戶外跑步，測試時間從幾分鐘到1小時不等。他們希望今後能夠把所有電路功能整合到單獨一塊晶元上，這樣便能縮小設備的體積，一次也可以測算出更多結果。

布洛克斯認為這個感測器充滿潛力，未來或可運用在排汗以外的測算。他說：「既然這種可穿無害科技能很好地應用在運動員身上，那麼也有可能有更多的科技應用，比如說測量人們日常健康中至關重要的代謝物和電解質級別，或者為受傷或生病的人測量其他體液。」

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