新设备类似于绷带,主要由氮化镓和金以及各种传感膜制成。由于氮化镓层的压电特性,电子皮肤可以无线传输与脉搏、汗水和其他人体生物标志物相关的信号。
可穿戴设备是迄今为止增长最快的行业之一,预计到2028年全球收入将达到3805亿美元。由无线技术驱动的传感器现在小到可以包含在手表或臂章中,它们可以测量各种人体生物标志物,如葡萄糖浓度、血压、心率、全天步数等。这些芯片仍然需要一个小电池,但在不久的将来,将不再需要合成电源,因为研究人员已经设法制造出嵌入在不需要无线芯片或电池的薄网。
由麻省理工学院的一组工程师设计的最新无线电子“皮肤”最近在受人尊敬的科学杂志上进行了详细介绍。这种由柔性半导体薄膜制成的电子皮肤可以像电子透明胶带一样轻松地粘附在人体皮肤上。研究人员发现氮化镓的压电特性可以让这种材料充当无线发射器和传感器,因此他们将由它制成的薄层集成到电子皮肤中。
为了提高电信号的测量精度和强度,麻省理工学院团队将氮化镓与金导电层配对。因此,电子皮肤被证明足够敏感,可以响应人的心跳而振动,此外,当与离子感应膜配对时,它还可以检测人体汗液中的盐分含量。薄层产生的振动会产生一个电信号,可以由附近的接收器解释。
该设计研究的作者之一JeehwanKim解释说:“芯片需要大量电力,但我们的设备可以使系统非常轻巧,而无需任何耗电的芯片。”此外,电子皮肤可以“像绷带一样佩戴,与手机上的无线阅读器配对,你可以无线监测你的脉搏、汗水和其他生物信号。”
既然研究人员已经展示了如何将无芯片无线传感器集成到电子皮肤设计中,下一步将是使用可以检测各种重要生物标志物的选择性膜使传感器阵列多样化。研究合著者麻省理工学院博士后JunMinSuh提到“如果你改变传感膜,你可以检测到任何目标生物标志物,例如与压力水平相关的葡萄糖或皮质醇。”
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