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■本期观察:邓杰文 陈 凯 凌潇扬

可穿戴汗液传感器
可穿戴压电传感器
可穿戴气体传感器

柔性可穿戴传感器,是众多可穿戴电子设备的核心部件之一。与普通传感器相比,它内部的元器件高度微型化、集成化,同时使用柔性基质材料,延展性好、可自由弯曲,与人体“亲密接触”时具有更高的舒适度,并能为设备提供更为精准的数据信息。这里介绍3种柔性可穿戴传感器。

可穿戴汗液传感器

可穿戴汗液传感器,通过测量汗液中代谢物、电解质等各种成分的含量,比如钠和钾的水平、皮质醇等,可帮助人体分析监测体液流失情况、心理压力大小等各项身体指标。

科学家们最近开发出一款汗液传感器,它采用微流道结构和柔性电路板,制成多模态皮肤传感贴片。这种传感器的特别之处,在于它使用的是生物燃料电池——通过乳酸酶催化汗液中的乳酸发生氧化反应,为传感器信号处理、蓝牙无线传输源源不断地提供能量。

这款能“自主发电”的柔性可穿戴汗液传感器,不仅内部结构进一步简化而变得更加便携舒适,还能长时间为使用者实时监测反馈健康状况,将其应用于部队训练场,能有效减少兵员训练伤的发生。

可穿戴压电传感器

为帮助“渐冻症”患者打破与他人沟通交流的障碍,研究人员研制出一款能识别面部表情的柔性可穿戴压电传感器。它由一层薄薄的硅树脂薄膜嵌入4个氮化铝片制成,能与任何肤色适配,且只需借助化妆品就能轻松实现“伪装”。

它能检测患者面部的每一个运动细节,将皮肤的机械变形转化成易于测量的电压信号。相关机器利用传感器回传的数据信息训练学习算法,有助于弄清不同信号组合背后代表的表情含义。透过这款传感器,患者能使用特定的面部动作来创建定制信息,即使不能开口说话也可实现与他人沟通交流。

另据研究人员介绍,该传感器还可用来追踪患者的病情进展,或者衡量他们接受治疗所达到的效果。

可穿戴气体传感器

气体传感器的发展由来已久。它能将感知到的气体种类和浓度转换为电信号、光信号或频率信号等可测量信号,从而令一些无色无味的气体“现出原形”。

如今,气体传感器有了新突破。国外一所大学的研究人员宣布,他们已开发出一种柔性可穿戴气体传感器。这种传感器在非感应区域安装了一系列涂有银的蛇形线,蜿蜒的线条使得传感器能像弹簧一样伸缩自如,更加便于贴身携带。

不仅如此,该传感器只需在银涂层上施加电流,就能实现对气体感应区域的局部自加热,而不用像传统的气体传感器那样需要单独的加热器。

柔性可穿戴气体传感器的出现,引来一些军事安全机构的密切关注,他们正在研究如何利用该传感器,检测对付可能损害神经或肺部的化学和生物制剂。

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