身體變電腦？電子皮膚讓不可能成為可能-測試測量-電子元件技術網

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身體變電腦？電子皮膚讓不可能成為可能

發布時間：2015-06-29 責任編輯：tomruanduo

【導讀】香檳分校材料學教授約翰·羅傑斯（John Rogers）研發出一種名為 Biostamp 的電子皮膚，將柔韌的小型傳感器貼(tie)在(zai)使(shi)用(yong)者(zhe)的(de)身(shen)體(ti)某(mou)個(ge)特(te)定(ding)的(de)部(bu)位(wei)上(shang)，它(ta)就(jiu)能(neng)夠(gou)實(shi)時(shi)追(zhui)蹤(zong)該(gai)部(bu)位(wei)的(de)生(sheng)理(li)變(bian)化(hua)，並(bing)將(jiang)它(ta)們(men)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)信(xin)息(xi)。有(you)了(le)這(zhe)種(zhong)輕(qing)如(ru)羽(yu)毛(mao)的(de)裝(zhuang)置(zhi)，人(ren)體(ti)就(jiu)變(bian)成(cheng)電(dian)腦(nao)。

羅傑斯說：“我(wo)們(men)的(de)原(yuan)型(xing)設(she)備(bei)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)各(ge)種(zhong)監(jian)控(kong)和(he)激(ji)勵(li)功(gong)能(neng)。我(wo)們(men)可(ke)以(yi)調(tiao)整(zheng)神(shen)經(jing)元(yuan)，然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)機(ji)拚(pin)寫(xie)界(jie)麵(mian)解(jie)讀(du)其(qi)活(huo)動(dong)，腦(nao)電(dian)波(bo)會(hui)在(zai)虛(xu)擬(ni)鍵(jian)盤(pan)顯(xian)示(shi)器(qi)上(shang)顯(xian)示(shi)字(zi)母(mu)，並(bing)打(da)出(chu)完(wan)整(zheng)信(xin)息(xi)。”

以前，這種信號隻能被配有諸多電極的沉重頭盔檢測到，那要求病人的皮膚被仔細清洗，而且隻能短時間內安全使用。而羅傑斯的 Biostamp 非常輕便，幾乎察覺不到其重量。它被允許在實驗室外長期使用，而且獲取的信號更為精確。

Biostamp 可(ke)消(xiao)除(chu)各(ge)種(zhong)影(ying)響(xiang)信(xin)號(hao)的(de)背(bei)景(jing)噪(zao)音(yin)。為(wei)了(le)確(que)保(bao)精(jing)確(que)度(du)，伊(yi)利(li)諾(nuo)伊(yi)大(da)學(xue)的(de)研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)正(zheng)使(shi)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)高(gao)密(mi)度(du)電(dian)極(ji)，它(ta)可(ke)產(chan)生(sheng)數(shu)千(qian)倍(bei)的(de)大(da)腦(nao)活(huo)動(dong)信(xin)息(xi)。現(xian)在(zai)，這(zhe)種(zhong)發(fa)明(ming)主(zhu)要(yao)有(you)兩(liang)個(ge)突(tu)破(po)性(xing)的(de)應(ying)用(yong)。一(yi)個(ge)是(shi)測(ce)量(liang)癲(dian)癇(xian)病(bing)人(ren)發(fa)病(bing)時(shi)的(de)相(xiang)關(guan)腦(nao)電(dian)波(bo)，以(yi)便(bian)於(yu)發(fa)作(zuo)前(qian)就(jiu)找(zhao)出(chu)跡(ji)象(xiang)。另(ling)一(yi)個(ge)應(ying)用(yong)是(shi)監(jian)測(ce)患(huan)有(you)各(ge)種(zhong)紊(wen)亂(luan)症(zheng)的(de)病(bing)人(ren)的(de)睡(shui)眠(mian)模(mo)式(shi)，這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)無(wu)法(fa)通(tong)過(guo)傳(chuan)統(tong)硬(ying)件(jian)設(she)施(shi)獲(huo)得(de)。

大腦隻是 Biostamp 最新和最具雄心的目標。因為羅傑斯 2011 年就已經發明了 Biostamp，它已經被應用到身體上，包括監測心率、溫度以及其他關鍵體征。運動品牌 Reebok 利用 Biostamp 監測體育賽事中影響力量的因素，歐萊雅則利用它追蹤皮膚水合效果，美國軍方用其監測士兵狀況。

這種“生物兼容性”的設備甚至正在體內測試。它可以起到“electroceutical”的作用，即可以發揮治療作用然後溶解的設備。這種治療作用可能包括診斷疾病、利用有針對性的電子刺激代替藥物，它將成為解決許多器官問題的潛在革命性方式。

伊利諾伊大學的研究人員已經將其“生物兼容性”設備植入盆腔中，幫助治療膀胱功能障礙。此外，“生物兼容性”設備也可以被植入心髒表皮中，發揮先進起搏器的作用。它們在融入體內一段時間後，可以安全溶解。

dangqianceshijinxianyuduiniechileidongwu，danyanjiurenyuanyijingjiejueguanjianzhangai，jiangyunxuqizairenleishenshangceshi。luojiesichengren，zaixiangshentiyinruwailaiyuansushicunzaimouxiefengxian，dantaxiangxinzhedaibiaozheweilaidefangxiang。

羅傑斯說：“電子產品越來越接近於個人。最初，它隻是大廳中的計算機，其後則出現桌麵電腦、筆記本電腦，最後就是你口袋中的智能手機和手腕上的智能手表。現在，電子產品將可融入皮膚中，形成生物電子產品（即完全可植入裝備）。對我來說，能夠充分利用集成電子產品非常重要。”

這一過程的關鍵是模式的轉變，即電子產品從鋼性硬板向柔韌設備轉變，人類身體可適應後者，Biostamp 則ze代dai表biao了le多duo種zhong在zai適shi應ying性xing方fang麵mian取qu得de的de突tu破po。羅luo傑jie斯si團tuan隊dui將jiang鋼gang性xing硬ying板ban從cong電dian路lu板ban中zhong移yi除chu，並bing將jiang零ling部bu件jian小xiao型xing至zhi納na米mi標biao準zhun，創chuang造zao出chu穿chuan著zhe舒shu適shi的de可ke穿chuan戴dai設she備bei。他ta們men已yi經jing成cheng功gong地di創chuang造zao了le一yi款kuan設she備bei，即ji使shi變bian形xing時shi也ye可ke以yi保bao持chi構gou成cheng與yu功gong能neng。它ta完wan全quan防fang水shui，為wei此ci可ke在zai皮pi膚fu表biao麵mian或huo皮pi下xia工gong作zuo。

但其很難收縮或伸展的特征之一是電源，電池畢竟不像電極那樣進展迅速。這導致羅傑斯在解決 Biostamp 的電池問題時，要麼發明一種無線充能方式，要麼利用身體作為能源。羅傑斯說：“這zhe要yao取qu決jue於yu你ni的de裝zhuang置zhi需xu要yao多duo少shao能neng源yuan，我wo們men已yi經jing開kai始shi利li用yong身shen體ti運yun動dong產chan生sheng的de能neng量liang。對dui於yu植zhi入ru心xin髒zang的de設she備bei，它ta必bi須xu有you恒heng定ding的de化hua學xue能neng發fa電dian。但dan是shi對dui於yu身shen體ti外wai部bu的de設she備bei，我wo們men必bi須xu確que定ding化hua學xue能neng可ke支zhi持chi多duo久jiu。腿tui部bu和he手shou臂bi運yun動dong是shi一yi個ge選xuan擇ze……這是一種持續性研究，而非蓋棺定論。”

自從 2011 年發明 Biostamp 以來，羅傑斯的實驗室已經申請了 100 多項相關專利，促使很多新公司成立。其中最被人看好的公司是 MC10，它已經獲得 6000 萬美元私人投資。研究電子皮膚已經成為全球性現象，比如東京大學正研究“堅不可破”的電路板，萊布尼茨研究所的傳感器則可發現磁場，內布拉斯-林肯大學正研究可發現乳腺癌的特殊設備，穀歌也在加入這一領域。

羅傑斯的學生、聖迭戈大學學院神經互動實驗室托德·科利曼教授（Todd Coleman）也在研究 Biostamp 的升級版本。這個實驗室專注於醫療項目，比如確認早產兒腦損傷，此外也研究 Biostamp 在娛樂領域的應用等。科利曼的團隊已經能夠通過電極利用腦電波引導無人機，目前正利用 Biostamp 平台研究類似功能。

科利曼最近與神經生物學家理查德·科斯塔（Ricardo Gil da Costa）成立了 Neuroverse 公司。2014 年，科斯塔與漫威漫畫公司（Marvel Comics）合作，證明電子皮膚用於娛樂的可能性。科學家們為在紐約舉辦的“複仇者主題互動展覽”活動設計了一種腦機接口（BCI），允許遊戲玩家變身“超級英雄”，將他們的腦電波轉化成壯觀行動呈現出來。

如果這種接口能夠為非專業人士理解和使用，我們可能進入一個個人負責健康和生活方式的新時代。科利曼說：“womenxuyaoquebaozhexieshebeizuizhongkeyibangzhurenmenguoshangjiankangdeshenghuo，bingzuochugenghaodejueding。womenhaixuyaoyuanchengkanyishengma？ruguomeiyouyisheng，womenkeyiziwotiaojiejiankangma？womenruhejianlizheyangyizhongshenghuofangshi：人們通過其獲得的信息改變他們的生活？”

當dang下xia人ren們men對dui電dian子zi皮pi膚fu的de評ping價jia褒bao貶bian不bu一yi，遊you戲xi迷mi以yi及ji早zao期qi試shi用yong者zhe對dui其qi盛sheng讚zan不bu已yi，而er隱yin私si倡chang導dao者zhe擔dan心xin個ge人ren敏min感gan信xin息xi遭zao到dao泄xie露lu。盡jin管guan如ru此ci，電dian子zi皮pi膚fu獲huo得de的de投tou資zi正zheng不bu斷duan增zeng加jia，研yan究jiu步bu伐fa也ye在zai加jia速su。而er可ke穿chuan戴dai裝zhuang置zhi隻zhi是shi完wan全quan可ke溶rong解jie設she備bei的de墊dian腳jiao石shi。

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