麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們制造了一種無芯片的無線電子 "皮膚"，可以將健康監(jiān)測信息傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)上。該設(shè)備能夠發(fā)送與脈搏、汗水和紫外線照射有關(guān)的信號，而無需使用芯片或電池。

該團(tuán)隊(duì)的傳感器設(shè)計(jì)是一種"電子皮膚"--一種靈活的半導(dǎo)體薄膜，像電子透明膠帶一樣與皮膚貼合。該傳感器的核心是一層超薄的氮化鎵薄膜，這種材料既能對機(jī)械應(yīng)變產(chǎn)生電信號，又能對電脈沖產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。它利用了氮化鎵的雙向壓電特性，既能感知健康指標(biāo)，又能通過無線通信將信息發(fā)送到外部設(shè)備。

目前，大多數(shù)無線傳感器通過由小電池供電的嵌入式藍(lán)牙芯片進(jìn)行通信。然而，隨著健康追蹤可穿戴設(shè)備的普及，科學(xué)家們一直在尋找一種設(shè)計(jì)下一代傳感器的方法，這些傳感器正在采取更小、更薄、更靈活的形式。

而麻省理工學(xué)院工程師們的這個(gè)新設(shè)計(jì)不需要板載芯片或電池，該研究的作者Jeehwan Kim說："芯片需要大量的電力，但我們的設(shè)備可以使一個(gè)系統(tǒng)非常輕，而沒有任何耗電的芯片。"你可以把它像繃帶一樣貼在身上，與你手機(jī)上的無線器配對，你可以無線監(jiān)測你的脈搏、汗水和其他生物信號。"

研究人員假設(shè)，粘在皮膚上的基于氮化鎵的傳感器將有其固有的 "共振"振動(dòng)或頻率，壓電材料會(huì)將其轉(zhuǎn)換為電信號。皮膚狀況的任何變化，如心率加快，將影響傳感器的機(jī)械振動(dòng)，以及它自動(dòng)傳輸?shù)碾娦盘枴?/p>

Jeehwan Kim說："如果脈搏有任何變化，或者汗液中的化學(xué)物質(zhì)，甚至紫外線照射到皮膚上，所有這些活動(dòng)都會(huì)改變氮化鎵薄膜上的表面聲波模式。薄膜的靈敏度非常高，它可以檢測到這些變化。"

為了測試他們的想法，研究人員制作了一層純的、高質(zhì)量的氮化鎵薄膜，并將其與一層黃金配對，以提高電信號。氮化鎵和金，他們認(rèn)為是電子皮膚的樣本，測量起來只有250納米厚--大約比人類頭發(fā)的寬度薄100倍。

科學(xué)家們將新的電子皮膚放在志愿者的手腕和脖子上，并使用一個(gè)簡單的天線來無線注冊該設(shè)備的頻率，而無需物理接觸傳感器本身。該團(tuán)隊(duì)還將該設(shè)備與一個(gè)薄的離子感應(yīng)膜配對，使其能夠在志愿者抓著一個(gè)熱墊并開始出汗時(shí)感知鈉水平的變化。

研究結(jié)果顯示，該設(shè)備足夠敏感，能夠?qū)χ驹刚叩男奶约八麄兒挂褐械柠}分做出反應(yīng)，而且該材料的振動(dòng)產(chǎn)生的電信號可以被天線讀取。

這些發(fā)現(xiàn)可能是邁向無芯片無線傳感器的第一步，研究人員說，他們設(shè)想目前的設(shè)備可以與其他選擇性膜配對，以監(jiān)測其他重要的生物標(biāo)志物，如葡萄糖，或與壓力水平有關(guān)的皮質(zhì)醇。