有一款智能感測器，可以直接貼在皮膚上控制移動設備

無需手機和智能手錶，直接拿皮膚當觸控屏，這個常常出現在科幻電影里的場景，越來越可能成為現實。

近日，德國薩爾大學發明了一款人造皮膚智能感測器，一種被稱為「多點觸控皮膚」（Multi-Touch Skin ）的材料可以通過噴墨印表機印刷在 PET 塑料薄底上，再將其貼到身體的任何部位，人就可以通過這個人造皮膚直接控制移動設備，譬如切歌或者發簡訊，就跟手機的觸控屏差不多。

這個感測器的結構也和智能手機的觸控屏相似，由兩層縱橫堆疊成網格中的電極組成，其交叉處的電容不斷被測量。當手指觸摸感測器時，因手指導電，所以電容會減小。目前，它的每一塊皮膚都通過硬導線連接到一個觸控晶元上，而這個晶元又與一台樹莓派 zero（Raspberry Pi Zero）微型計算機相連，後者由一塊小電池驅動。當晶元檢測到電容的變化時，就會將其映射到某幾個觸控位置。

用貼紙或紋身來做觸控屏，並不新鮮。這個智能感測器的最大亮點在於，它是第一個高解析度多點觸控感測器，也就是說，它可辨別兩個或兩個以上手指的觸控訊息。

此前，紅外接近感測器、深度照相機或魚眼相機等設備已經利用了光敏感測器來做觸控屏，聲納或雷達技術也被應用於感知手指移動。但這些技術只能辨別單個觸控訊息，而且解析度很低。雖然移動設備中已經廣泛應用了電容感測器，可以進行高解析度多點觸控，但這些感測器通常使用了剛性的電子器件，不適應於彎曲、靈活的人體表面。所以，一直以來，在皮膚上觸控的電容感測器也僅限於單電容感測。這款多點觸控皮膚感測器用互容矩陣感測取代了通常的自電容感測，使得可伸縮和高解析度多點觸控成為可能。

此外，由於多點觸控皮膚感測器非常薄，直接貼在皮膚上，所以使用者身體的電容效應會產生寄生雜訊，干擾感測器。因此，感測器底部還添加了一個屏蔽層。出於以上考量，感測器選用銀作為導體，PET 塑料作為襯底，並用 PVC 塑料作為電極之間的絕緣材料，以避免對使用者的皮膚造成影響。使用噴墨印刷機列印感測器也將列印時間最快縮短到了一分鐘以內。

雖然並不是首例，但這款多點觸控皮膚感測器的形狀可以自由設計，貼到身體的任何部位，也是它的亮點之一。研究者們開發了一個軟體，可以設計自己想要的皮膚感測器形狀，然後計算出這個形狀下需要將電極的形狀和位置設計成啥樣，最後再將感測器列印出來。研究人員 Aditya Shekhar Nittala 說：「為了讓我們能夠真正使用身體所有部位做感測器，我們必須使感測器擺脫矩形形狀。」

目前，研究人員已經創造了四個不同的觸控介面，手腕處的可以控制 LED 燈，兩指旋轉可改變 LED 燈的顏色，滑動則可控制燈泡的亮度；耳後的介面，上下滑動可以改變音量，左右滑動則是切歌，輕觸可以暫停播放；前臂處的則可以發送簡訊，手掌處可以接電話。

這項研究 4 月 26 日在加拿大蒙特利爾舉行的國際會議上發表，目前尚不清楚這項技術是否會投入商用。但研究團隊在論文中寫道，感測器在關節處會因彎曲而變形，該感測器在多大程度上能承受如此強烈和反覆的變形，以及這是否會影響功能，還有待正式研究，他們希望進一步研究用皮膚做感測器的技術。

不過想把皮膚變成觸控屏的研究團隊和公司並不少。2016 年，美國麻省理工學院媒體實驗室（MIT Media Lab）就與微軟研究院（Microsoft Research）合作研發出了一種名為 DuoSkin的「電子文身術」，將這種仿製金箔貼紙貼在皮膚上後，皮膚就變成了觸控屏，可遠程控制智能手機等設備，或者通過 NFC 傳輸數據。

不少團隊還在研究如何用投影技術將皮膚變成觸控屏。譬如，不久前，卡內基梅隆大學的研究人員就做了一款內置投影儀的智能手錶原型機，這款手機叫 LumiWatch，可以將佩戴者的手臂皮膚變成一塊觸摸屏。

題圖：薩爾大學

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