智能皮膚——可穿戴設備新秀

江澤珍/編譯

●總有一天，帕金森氏癥患者能夠擺脫口服藥物，代之以僅僅是一片薄薄的智能皮膚貼片。

通過特殊的傳感器，智能皮膚貼片能檢測到穿戴者的生命特征，并將這些信息自動傳送給主治醫(yī)生，如果需要的話，還能及時給藥。雖然這種設施在廣泛的實施應用之前仍需面對很大的挑戰(zhàn)，但韓美兩國研究人員認為，將標準電子和輕便材料結合在一起的創(chuàng)新能夠將“未來概念”更好地引入到現(xiàn)實生活中。

穿戴式設備

電腦和智能手機之類的電子器具通常是由硅片構成的，雖然很耐用，但對于穿戴式設備來說，既笨拙又不方便。而在柔軟的硅條或塑膠條上置入印刷電路板，所構造的電子器具是可彎曲的。比如，該器具貼在皮膚上時，可彎曲的底層能使裝置隨意拉伸、彎曲；缺點是，缺乏主要的組件，即可彎曲拉伸的電池和處理器。

首爾國立大學的生物工程助理教授Dae-Hyeong Kim領導的團隊研發(fā)了一種稱為補丁貼片的療法，能自動為帕金森氏癥患者供藥。帕金森氏癥是一種神經系統(tǒng)疾病，通常導致運動障礙，如手震顫等，患者必須定時吃藥。而補丁貼片療法其原理是通過震顫探測傳感器來提供患者所需的藥物劑量，通常比醫(yī)囑給定的劑量小。

與尼古丁貼片不同的是，將數(shù)據(jù)存儲器與藥物傳輸系統(tǒng)結合的補丁貼片，其底層覆蓋了一層填滿藥物的多空二氧化硅納米粒子，需要時會自動釋放藥物。Kim團隊在《自然-納米技術》上刊文稱：貼片有一個小型加熱器，可自動激活納米粒子，進而釋放適量的藥物進入人體。

包括伊利諾伊大學材料學家約翰·羅杰斯（John Rogers）帶領的團隊，設計出一種與Kim一樣輕便的可將電子部分融合在同一種結構中的穿戴式裝置。羅杰斯把這一裝置比作果醬甜甜圈：在透明外殼與硅膠之間流動著的少量硅流體，就像甜甜圈中的糖漿一樣。

羅杰斯團隊在《科學》上刊文稱：“將電子組件切割到一定的大小后，使其漂浮在流體上，再用蛇形線使之與外殼連接。當貼片與皮膚一起伸展時，連接電子部分的線就會像折紙一樣展開，使電子部分自由移動；當貼片收縮時，連接線會回到原來的位置。”

仍有待改進

盡管可穿戴式裝置給患者帶來很多好處，但Kim團隊研發(fā)的這類裝置制造過程較為麻煩，目前只能在大學實驗室內手工打造。包括沒有適合補丁貼片的電池和處理器，研究人員只能在外部添加一些裝備。Kim說：“對于帕金森患者來說，這個裝置很實用，貼上后就無需擔心忘記吃藥了。”羅杰斯說：“雖然這些創(chuàng)新解決了部分穿戴式電子產品面臨的問題。”但Kim和羅杰斯坦承，“在投入市場前，仍會面臨很多的挑戰(zhàn)。”

斯坦福大學從事可穿戴式傳感器研發(fā)的化學工程教授鄭南寶（音譯）說：“對于皮膚貼片來說，一些關鍵部件，如電池或處理器目前還沒有一個靈活的可與皮膚匹配的形式。兩個團隊展示的新型組件在可伸展度上有突破，但要與可穿戴設備完全匹配且自如應用，仍有待努力。”

Kim提出，智能手機和智能手表或可以用作貼片的遠程電池及處理器。目前他正在研究用無線天線給穿戴式電子產品充電或替代電池。或許，將貼片的信息數(shù)據(jù)處理“外包”，能減少貼片自身電量的消耗，生產成本也會降低。