德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员为手掌开发了一种临时“电子纹身”,可以利用皮肤的电导率追踪兴奋和压力。对于患有焦虑症或抑郁症等疾病的人来说,电子纹身可能是一种可靠的方式来追踪他们的情绪。
在《自然通讯》杂志上发表的一篇研究论文中,德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院教授 Nanshu Lu 表示,电子纹身可以让患者追踪压力水平,而无需佩戴笨重的医疗设备。
“这是一个超薄且看不见的纹身,”该研究的作者Nanshu Lu说,“但从机械上讲,它的弹性足以在各种……活动中存活下来。”
据悉,受试者持续15个小时携带“手掌纹身”进行日常活动,如驾驶、饮食和运动。
几十年来,医生将电极放在患者身体上,读取来自大脑和心脏的电信号。
杜克大学电气和计算机工程教授亚伦·富兰克林 (Aaron Franklin) 说,一些最早的 "电子纹身 "是为了传递药物,如阿片类药物。他说,在过去的5到10年里,人们一直在推动开发可穿戴的电子传感器,如Fitbit追踪器和智能手表,以全天监测健康状况。
Lu研究电子纹身已经超过12年了。她创造了一个可拉伸的胸部纹身来监测心脏健康,并获得了150万美元的资助来设计一个跟踪肺炎症状的电子纹身。她希望创造出易于佩戴和使用的传感器,以收集重要的医疗数据。
她说,目标是制造电子产品,无论是传感器还是处理器,“像人体组织一样柔软有弹性”。
当我们经历强烈的情绪,如兴奋和压力时,我们的小汗腺会充盈,使我们的皮肤更具导电性。智能手表可以包含测量皮肤电导率的腕部传感器,以跟踪压力水平。
Lu提高了要求,跟踪身体中含有最集中的偏心汗腺的区域的压力:手掌。卢说,手掌上的电子纹身将为佩戴者提供比智能手表更准确的压力读数,但纹身需要停留在身体最活跃的部位之一。
现在,科学家们通过将凝胶电极与悬挂的电线连接到手表上,从手掌收集外分泌汗腺数据。Lu 说,凝胶电极又硬又笨重,在日常活动中可能会脱落。
Lu的手掌电子纹身就像一个临时纹身一样。她的团队还创造了两条S形的金丝带,蜿蜒穿过手掌,将手掌上的纹身与手表连接起来。手表以无线方式将数据发送到智能手机上,佩戴者可以在智能手机上读取数据。
金带非常薄,只有 750 纳米厚。作为参考,一张纸的厚度约为 100,000 纳米。
在实验室中,Lu 的团队首先确认电子纹身给凝胶电极提供了相似的读数。然后他们将两块相同的手表戴在两个人的手腕上。一只手表连接到手掌上的凝胶电极。另一个连接到超薄金丝带和电子纹身。
他们收集了15个小时的数据,同时人们进行了学习、饮食、锻炼和睡眠等日常活动。凝胶电极在 15 小时内脱落了三到五次。电子纹身没有脱落。
Lu 的团队不是第一个开发电子纹身的团队,但却是第一个为手掌创造电子纹身的团队之一。
杜克大学的富兰克林表示,要让电子纹身在医学界得到广泛应用,他们需要克服两个关键障碍。首先,他们的数据读数需要始终正确。其次,他们需要收集许多不同患者的可靠数据——例如,那些天生出汗较多或皮肤类型不同的患者。
“这些都是等待任何技术通过一篇非常好的研究论文的重大问题,这就是,”富兰克林说,他没有参与卢的研究。
卢的手掌电子纹身要追踪焦虑和抑郁,需要获得 FDA 的批准。她的计划是不断微调纹身,以提供有关兴奋和压力水平的准确、连续的信息。
Lu 将电子纹身视为“数字化”人体的一种方式。她指出了多年来科技发展的一个模式:随着机器人开始采用人类的技能和智慧,人类正变得越来越数字化。她的目标是让人类更接近弥合这一差距。