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可穿戴设备纹身柔性电子产品的问题

2017年3月23日经过罗宾米切尔

研究人员创造了一种可打印电子系统，允许纳米材料用皮肤弯曲以产生可印刷的电气纹身。

我们一直在听到电子纹身的承诺。它们有可能使可穿戴技术真正穿戴，几乎易于粘附于皮肤，并允许为医疗目的进行非凡的数据捕获。但没有电子纹身，医疗或其他，已经打了市场。持有什么？

医疗穿戴性：在-Go-Go诊断

关于医疗服装的大问题是什么？好吧，想象一下典型的访问医生办公室。

我们都在那里，等待一个预约。当你终于去看医生时，前五分钟通常是关于病史和背景的。如果他们需要血液工作（如胰岛素水平）或一些测量，您可能需要单独回来，以便拍摄那些（通常是由于控制措施）。

然而，想象一下，如果您可以立即在过去一个月记录的所有医疗数据，请展示医生。最具目的的证据已经存在于读数（如心率，汗液化学含量，胰岛素水平等）。您不仅可以更好地通知您的医生对药物的日常健康和反应，但医疗专业人员将迅速准确地诊断疾病的可能性。

这是植入医疗设备在未来可能会做的，其中医疗数据可以不断地从用户存储在数据库中，然后分析以找到可能裁剪的潜在疾病。

这种装置还可以具有更直接的优点，可以防止佩戴者伤害自己或他人。一个经典的例子是醉酒的驾驶，人们可能错误地认为他们的清醒足以让车轮落后。想象一个植入的设备，当它们超过极限时，可以警告用户。

电脑可以帮助我们醉酒吗？图片礼貌maxpixel.

可印刷电路纹身

当涉及与人体集成时，医疗监测设备有两种选择：将设备植入和安装在主体外部。

植入涉及将设备插入到身体中。此选项允许使用日常电子元件（尽管小型），这使得电路的设计和构造相对容易。然而，植入通常需要该装置由生物学上惰性的材料制成。否则，身体可能拒绝“异物”，造成严重的医疗问题（如炎症，免疫应答等）。

第二种选项，将医疗装置安装到外部的身体，是可穿戴行业的大部分。然而，该选项在可测量的测量中更有限，包括心率，汗液的化学成分和温度。虽然此选项更安全，但它还需要在一个人身上佩戴设备。

然而，来自日本的Waseda大学的研究人员创造了一个薄，柔性聚合物，允许拉伸比其他聚合物纳米片更灵活50倍。该材料可以直接连接到皮肤上，没有对印刷到材料上的电路没有负面影响。印刷电路可以在室温下使用标准喷墨打印机制造，无需高温固化循环。

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臂上的印花纹身。图片由日本莎莎大学提供

灵活性的问题

那么为什么可穿戴电路纹身如此难以设计？到目前为止，创建可穿戴电子设备已经要求设备上的大多数（如果不是全部）均为灵活的。这并不容易壮举。是的，研究人员终于成功地创造了柔性半导体，但其他灵活组件有更多的挑战。

然而，来自日本的研究人员有一个可能使这种纹身更加实用的解决方案。它们而不是创建印刷的灵活组件，而不是创建印刷的灵活组件成功集成芯片组件（即，非常小的表面安装部件，包括电阻器，LED和电容器）进入其柔性膜。

他们已经制作了它，而不是使组件灵活电触点保持部件和印刷银在膜上柔性。即使在弯曲的条件下，也可以保持组件的连接。这使得纹身可以使用电子产品市场上已有的部件。

电路纹身作为设备控制器

然而，Waseda大学不是印刷纹身领域唯一的竞争者。麻省理工学院的研究人员正在创造可用于控制设备的纹身。麻省理工学院使用比Waseda大学更简单的方法。它们使用金箔作为导体，切割以在柔性乙烯基材料上产生痕迹。他们的纹身电路类型分为三类：

输入 - 从用户包括触摸，温度和应力的用户采取输入
输出 - 纹身根据皮肤的表面温度而改变颜色
通信 - 此纹身用于近场通信

麻省理工学院研究人员使这些纹身可以执行不同的功能。图片由Duoskin提供

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总结

研究公告通常承诺很多，但换取率很少（直到商业上可行）。这种膜以及柔性触点显示，可穿戴电子设备的未来可能不是革命性的材料，而是在寻找与已经现有技术相结合这种技术的方法。这种在研究中的态度可能有助于获得合作的资助更多项目，因为当成品很容易制造并销售时，回报的可能性显着增加。

当我们进入本世纪时，健康将成为一个越来越关注的问题，任何可以生产的医疗器械，可以产生重要的测量而不会引起不适或令人讨厌的可能成为最富有的公司之一。