新型電子紋身：連續幾天不間斷監測心臟健康！

背景

「電子紋身（Electronic Tattoo）」是時下備受關注的前沿科技領域之一。簡單說，它就是一種可貼在皮膚上的超薄、柔性電子電路。

電子紋身的應用非常廣泛，它可以探測呼吸、心率等生理指標，應用於運動監測、睡眠監測、生物醫療等領域。此外，它也可以應用於可穿戴計算、柔性顯示器、軟體機器人等領域。

創新

今天，筆者要為大家介紹一種用於檢測心臟健康狀況的電子紋身。這種電子紋身由彈性、輕量材料製成，有望比現有的心電圖機（大約一個世紀以來這項技術變化不大）更容易、更精準地監測心臟健康狀況。

這項研究是由美國得克薩斯大學奧斯汀分校的工程師們，在科克雷爾工程學院魯南姝（Nanshu Lu）副教授的領導下開發。它代表著魯教授在電子紋身技術方面取得的最新成果。這種可穿戴設備可被放置到皮膚上，測量一系列的身體反應，從電信號到生物力學信號。

研究團隊在最新一期的《先進科學（Advanced Science）》期刊上報告了他們最新的電子紋身。

技術

該設備的重量非常輕並且可拉伸，所以可長期放置在胸部靠近心臟的部位，幾乎不會帶來不適感。它通過兩種方式監測心臟健康，同時讀取心電圖和心振動圖。我們大部分人對於心電圖（ECG）都很熟悉，這種方法記錄了每次心跳產生的的電活動變化。然而，心振動圖（SCG）是一項利用與心跳相關的胸部振動的測量技術。通過智能手機遠程供電，電子紋身是首個可以同時測量ECG和SCG的超薄、可拉伸的技術。

航天工程、機械工程與生物醫學工程系副教授魯南姝表示：「我們可以通過同步採集這兩種數據，從而更深入地了解心臟健康。

單獨的ECG讀數無法足夠精準地判斷心臟健康，但是與SCG信號讀數結合起來，就可以提供額外的信息。如同一種質量控制的形式，SCG表明了ECG讀數的精準程度。

雖然感知ECG的柔性電子紋身並不是新東西，但是其他的感測器，例如SCG感測器，仍然是由非可拉伸的材料製成，導致它們笨重且不適合穿戴。魯教授及其團隊的電子紋身是由一種稱為「聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride）」的壓電聚合物組成，它能夠產生自己的電荷以響應機械應力。該設備也包含了三維數字圖像相關技術，該技術用於繪製胸部振動的地圖，從而識別在胸部安放電子紋身的最佳位置。

電子紋身相對於傳統方法還有一項優勢。一般來說，ECG 測量需要在醫生的辦公室進行。在那裡，心臟健康每次只能被監測幾分鐘。然而，該設備卻可以穿戴數天，提供持續的心臟監測。

魯教授及其團隊一直致力於改善該設備的數據採集與存儲，以及為電子紋身更長時間供電的方法。他們最近開發出一個智能手機應用程序，該程序不僅可以安全地存儲數據，也可以在屏幕上實時地顯示心跳。

關鍵字

電子紋身、聚合物、柔性電子

參考資料

【1】Taewoo Ha, Jason Tran, Siyi Liu, Hongwoo Jang, Hyoyoung Jeong, Ruchika Mitbander, Heeyong Huh, Yitao Qiu, Jason Duong, Rebecca L. Wang, Pulin Wang, Animesh Tandon, Jayant Sirohi, Nanshu Lu.A Chest‐Laminated Ultrathin and Stretchable E‐Tattoo for the Measurement of Electrocardiogram, Seismocardiogram, and Cardiac Time Intervals. Advanced Science, 2019; 1900290 DOI: 10.1002/advs.201900290

【2】https://news.utexas.edu/2019/06/20/new-e-tattoo-enables-accurate-uninterrupted-heart-monitoring-for-days/

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