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國外研發(fā)出可通過RFID監(jiān)測汗水與脈搏的無線傳感器，可貼附皮膚
發(fā)布時間：2019-08-21近日，斯坦福大學和伯克利大學分別研究了兩種可以直接貼在皮膚上的傳感器，重量非常輕，而且可以進行無線傳感，收集復雜的生理數(shù)據(jù)。
這兩種傳感器都不需要外部線路的連接，通過內部電流和金屬油墨接觸產(chǎn)生的變化，將信號傳輸給處理器。它們能在不影響人們正常運動的情況下準確監(jiān)測身體變化，并將數(shù)據(jù)進行分析處理。
無線貼片式傳感器在外形上進行了優(yōu)化，貼在皮膚上不會對人體正常的運動造成影響。同時，沒有了線路的干擾也減少了傳感器出現(xiàn)故障的可能，提高了效率。兩所大學的研究為人體生理數(shù)據(jù)的收集和分析提供了更高效的方式，本文將詳細介紹這兩種無線傳感器的技術原理和應用方向。
一、“創(chuàng)可貼”傳感器不受運動干擾
斯坦福的彈性無線“BodyNet”傳感器是由金屬油墨覆蓋在柔性材料上制成的，與創(chuàng)可貼的外形類似。
這種傳感器與使用微型加速計或光學技巧跟蹤身體的手機和智能手表不同，它的系統(tǒng)依賴于傳感器本身的拉伸和壓縮，電流通過這些運動在流經(jīng)金屬油墨時引起微小的變化，這些變化會被傳遞到附近的處理器中。
如果把BodyNet像貼紙一樣貼在關節(jié)上，它就能報告那個關節(jié)是否彎曲，以及彎曲了多少。傳感器系統(tǒng)非常靈敏，還能探測到每次心跳時皮膚經(jīng)歷的細微變化，或伴隨呼吸產(chǎn)生的更廣泛的變化。
皮膚傳感器是通過無線射頻識別技術(RFID)獲取數(shù)據(jù)的，這是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，無須人工干預。傳感器中的金屬油墨導電，電流流過周圍會產(chǎn)生電磁場，高頻率的電磁波信號可以遠距離傳輸。
無線射頻系統(tǒng)通過電磁波的磁場變化識別電子標簽信息，無源電子標簽通過電磁場提供能量。90年代時，傳感器想要從人類皮膚上獲取信息，必須通過連接電線，但是當電線隨著人體彎曲時就會發(fā)生無法正常工作的狀況，效率會直線下降。
改造皮膚傳感器的第二部分，是將接收器小型化，它的功能是收集傳感信號，并將其重新傳輸?shù)诫娫捇蚱渌O備上。雖然現(xiàn)在已經(jīng)有了可以夾在衣服上的類似裝置，但仍然不使用于在健身房監(jiān)測生理數(shù)據(jù)。
斯坦福大學的教授表示，他們將制造出一種全身皮膚傳感器陣列，能在不干擾人們正常運動的情況下收集生理數(shù)據(jù)。
二、汗液監(jiān)測傳感器可貼在身體各處
伯克利大學有一個類似的研究項目，研究人員一直在研究一種汗液監(jiān)測器，可以監(jiān)測多種生理因素。
通常情況下，汗液監(jiān)測器每十五分鐘收集一次汗液，然后分批進行分析。但是這種監(jiān)測器無法分析汗液在每分鐘或更短的時間內發(fā)生的變化，他們正在研究如何將汗液收集和分析系統(tǒng)集中在皮膚上。
最近，加州大學開始進行這種傳感器的大規(guī)模用戶測試，測量汗液能提供的各種生理數(shù)據(jù)。
皮膚傳感器項目的負責人、伯克利大學教授Ali Javey表示，這個項目的目標不僅僅是制造傳感器，而是開始進行更多主題的研究，看看汗水究竟能告訴我們什么。他說：“解碼汗水成分需要可靠、可重復的傳感器，我們可以按比例制作，在身體的不同部位放置多個傳感器，并將它們用于不同的研究對象?！?/p>
從手工制作的原型機到大規(guī)模生產(chǎn)的模型是一個巨大的挑戰(zhàn)。伯克利研究小組找到了芬蘭國家技術研究中心(VTT)幫助他們解決批量生產(chǎn)的難題。
對于平面的、相對簡單的電子產(chǎn)品來說，卷軸式技術最為合適。它本質上就是將傳感器直接打印到柔性塑料基板上，然后簡單地按尺寸裁切。通過這種方式，可以有效果的降低成本，在短時間內制造成百上千個傳感器，使規(guī)模部署變得更加簡單。
結語：皮膚傳感器將進入更多生活場景
可以粘貼在皮膚上的傳感器為針對人體生理數(shù)據(jù)的研究提供了更便捷的方式。貼片式的傳感器可以放置在不同的身體部位，針對不同研究項目提供更準確的數(shù)據(jù)。
無需連接電線的皮膚傳感器能更方便的進入我們的生活場景，也減少了因為線路問題對傳輸信號造成的干擾。未來這種更靈活的傳感器也許會離開實驗室，進入醫(yī)院、健身房甚至是家庭場景中。
