我們傾向于認為皮膚的保護功能是理所當然的，而忽略了它在發(fā)微妙的信號(如心跳或?qū)擂?中的其他作用。現(xiàn)在，斯坦福大學的工程師們已經(jīng)開發(fā)出一種方法，可以利用傳感器像繃帶一樣將無線信號粘貼在衣服上的接收器上，從而檢測皮膚發(fā)出的生理信號。

為了演示這種可穿戴技術(shù)，研究人員將傳感器粘貼到一個測試對象的手腕和腹部，通過檢測他們的皮膚在每次心跳或呼吸中如何伸展和收縮來監(jiān)視該人的脈搏和呼吸。同樣，人的肘部和膝蓋上的貼紙通過在每次相應的肌肉彎曲時測量微小的皮膚緊致或松弛情況來跟蹤手臂和腿部的運動。

化學工程學教授鮑振安(Zhenan Bao)的實驗室 在《自然電子》的一篇文章中 對該系統(tǒng)進行了描述，他認為這種可穿戴技術(shù)(他們稱為BodyNet)將首先用于醫(yī)療環(huán)境，例如監(jiān)測患有睡眠障礙或心臟病的患者。她的實驗室已經(jīng)在嘗試開發(fā)新的貼紙來感知汗水和其他分泌物，以跟蹤諸如體溫和壓力之類的變量。她的最終目標是創(chuàng)建一系列附著在皮膚上的無線傳感器，并與智能服裝結(jié)合使用，以比當今消費者使用的智能手機或手表更準確地跟蹤各種健康指標。

“同時，我們認為有一天可以創(chuàng)建一個全身皮膚傳感器陣列來收集生理數(shù)據(jù)，而又不會干擾一個人的正常行為，”鮑德說。他也是工學院的KK Lee教授 。

可拉伸，舒適，功能齊全

博士后牛思iao和松久直治領導的這個由14人組成的團隊花了三年的時間設計傳感器。他們的目標是開發(fā)一種穿著舒適，沒有電池或剛性電路的技術(shù)，以防止貼紙與皮膚拉伸和收縮。

他們最終的設計通過RFID(射頻識別)技術(shù)的變化來滿足這些參數(shù)，該技術(shù)用于控制無鑰匙進入上鎖的房間。當一個人將ID卡拿到RFID接收器時，ID卡中的天線會從接收器中收集一小部分RFID能量，并使用該能量生成代碼，然后再將其發(fā)射回接收器。

BodyNet標簽類似于ID卡：它具有一個天線，該天線從衣服上的接收器中收集一點傳入的RFID能量，以為其傳感器供電。然后，它會從皮膚上讀取讀數(shù)，并將其傳送回附近的接收器。

但是要使無線標簽有效，研究人員必須制造出一種可以像皮膚一樣伸展和彎曲的天線。他們通過在橡膠貼紙上絲網(wǎng)印刷金屬油墨來做到這一點。但是，每當天線彎曲或拉伸時，這些運動都會使其信號變得微弱和不穩(wěn)定，以至于無法使用。

為了解決這個問題，斯坦福大學的研究人員開發(fā)了一種新型的RFID系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在不斷波動的情況下向接收器發(fā)出強而準確的信號。然后，由電池供電的接收器使用藍牙將標簽上的數(shù)據(jù)定期上傳到智能手機，計算機或其他永久性存儲系統(tǒng)。

貼紙的最初版本依靠微小的運動傳感器來獲取呼吸和脈搏讀數(shù)。研究人員正在研究如何將汗液，溫度和其他傳感器集成到他們的天線系統(tǒng)中。

為了將其技術(shù)從臨床應用轉(zhuǎn)移到對消費者友好的設備中，研究人員需要克服另一個挑戰(zhàn)-保持傳感器和接收器彼此靠近。在他們的實驗中，研究人員將接收器夾在每個傳感器上方的衣服上。一對一的傳感器和接收器配對在醫(yī)療監(jiān)控中是可以的，但是要創(chuàng)建一個供人在運動時佩戴的BodyNet，則必須將天線編織到衣服中以接收和發(fā)送信號，無論人在何處粘貼傳感器。