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3D打印“耳戴式”传感器监测生命体征

麦姆斯咨询 中字

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插图来源:《ACS(American Chemical Society,美国化学学会)传感器》期刊

健身跟踪腕带和手环主要用于计步以及监测心率和生命体征。据报道,现在,工程师们已经制作出了耳戴式3D打印传感器,以连续跟踪核心体温,满足健康和医疗需求。

这款3D打印“耳戴式”器件也可用作助听器,而且还可作为感知一些其它生命体征的平台,加州大学伯克利分校电气工程与计算机科学系教授Ali Javey表示。

核心体温是发烧、失眠、疲劳、代谢功能和抑郁等健康问题的基本指标。持续测量核心体温对婴儿、老人和病情严重的患者来说至关重要,Javey表示。目前的腕带和柔性贴片等可穿戴传感器可以监测人体皮肤温度,但是,人体皮肤温度会随环境而变化,并且通常与人体核心温度有差异。

体温可以通过侵入性口腔或直肠读数来测量。耳道温度计则通过测量从耳膜发射的红外能量而获得体温数据,并且比侵入式器件更容易使用。这也是Javey和他的同事们为他们的耳戴传感器所采用的设计路线,研究成果已在《ACS(American Chemical Society,美国化学学会)传感器》期刊上发表。

为了定制适合个体耳朵的传感器,Javey和他的团队使用柔性材料和3D打印机打印传感器。首先,他们使用可拉伸聚合物打印了一个薄薄的、圆盘形的基底。该基底包含一些微小的通道,研究人员将液体金属注入这些小通道,以形成电气互连代替金属线。基底还具有空槽用于嵌入红外传感器、微处理器、以及将温度读数传输到智能手机App的蓝牙模块。然后,他们将装配完成的小装置封装在一个3D打印的壳体中。

由于该器件会覆盖耳朵,所以可能会影响听力,Javey表示。所以工程师们还嵌入了一个骨传导助听器,包含麦克风、数据处理电路、用于调节音量的电位器以及执行器。执行器位于太阳穴旁边,可以将声音转换成振动,并将其通过颅骨传递到内耳。

这款耳戴设备可以准确测量志愿佩戴者们的核心体温,无论是在制冷或制热到各种温度的房间中,还是在健身车上锻炼时。

“它可以连续使用约12小时,无需充电,”Javey表示,“将来通过使用低功耗电子元件(包括蓝牙模块)可以进一步降低功耗。”

研究人员计划通过集成用于测量脑电图、心率和血氧水平的传感器来增加器件的功能。他们还计划在各种环境中进行测试。

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