科(kē)學(xué)家开发出可(kě)测皮肤下血液流动的柔性传感器

可(kě)穿戴传感器可(kě)以贴身测量病人的健康状态，并且可(kě)以24小(xiǎo)时全天候记录患者的血液流动情况。测试表明，由伊利诺伊大學(xué)香槟分(fēn)校的研究团队开发的可(kě)穿戴监测器，可(kě)以测量皮肤最表层1到2毫米的血液流动。这意味着在未来人们可(kě)以在不影响日常生活的情况下，采用(yòng)这种可(kě)穿戴设备实时监测器血液流动状态。

「假设你家里有(yǒu)糖尿病患者，希望能(néng)够24小(xiǎo)时不断地监测其血管的变化，很(hěn)可(kě)惜，今天我们还办不到。」 材料科(kē)學(xué)与工程學(xué)院博士研究生Richard Chad Webb说。伊利诺伊大學(xué)的科(kē)研团队和美國(guó)健康研究院以及一些美國(guó)和中國(guó)的研究人员一起，开发了这款可(kě)穿戴设备。Webb是该研究论文(wén)的作者，该论文(wén)发表在《科(kē)學(xué)进展》（ Science Advances）杂志(zhì)上。

抛弃光學(xué)成像技术的柔性传感器

大多(duō)数的测量装置采用(yòng)的是光學(xué)成像技术，要求患者在使用(yòng)的时候保持静止不动。Webb及其同事转而将目光投向了可(kě)穿戴電(diàn)子技术，以期找到一种可(kě)能(néng)的解决方案。

最终，研究人员开发了一种质轻超薄的装置，这种装置可(kě)以放置在皮肤表层，而不会影响需要测量的血液。由于范德华力（分(fēn)子间作用(yòng)力）的存在，这种装置可(kě)以和皮肤紧密接触，从而可(kě)以避免传感器和皮肤之间的相对运动对测量结果产生影响。同时，医用(yòng)胶带也可(kě)以帮助将装置固定。

「事实上，我们正在做的就是消除身體(tǐ)和测量装置之间的相对运动。这使得测量装置可(kě)以在不限制人體(tǐ)运动的情况下获得较真实的数据。」

Webb和他(tā)的同事采用(yòng)了超薄层的硅、金、铬和铜制备该设备。传感器的大部分(fēn)都是40微米厚的硅树脂层，其他(tā)层的厚度大约只有(yǒu)数十纳米左右。这种可(kě)穿戴装置——

通过检测血液流动引起的温度变化来检测血液流动情况

该装置内的1.5毫米热致动器被加热6至7℃，以提供测量的热背景。这个温度听起来是非常明显的差别，但是仍然低于皮肤的灵敏度。这种装置的热能(néng)量密度為(wèi)3.5毫瓦每平方毫米，因此穿戴者几乎感觉不到差别。致动器周围的两个环状传感器的检测精度可(kě)达到0.01℃。不仅如此，電(diàn)脑算法还可(kě)以帮助识别不同血液流速下的图像。

经过志(zhì)愿者的测试，这种可(kě)穿戴传感器穿戴在手腕处的工作方式也渐渐清晰。血流测量的过程如下：测试者站着不动五分(fēn)钟，然后他(tā)们向上和向下的有(yǒu)氧运动三分(fēn)钟，最后躺下。最后研究人员将测试获得的数据和通过光學(xué)成像原理(lǐ)的装置获得的数据进行比较，从而确保数据的正确性。

在该装置进行商(shāng)业化以前，仍然有(yǒu)很(hěn)多(duō)事情要做

研究人员仍然需要制定出電(diàn)力供应的问题，以及将数据无線(xiàn)传输到電(diàn)脑或者其他(tā)设备的解决方案。但是如果这一步一旦成功，这样的装置必将引起医學(xué)界的一场革命，即通过这样的方式来获得人类的健康状态的数据，例如糖尿病、血管硬化和一般人的衰老问题等。

这样的可(kě)穿戴设备也可(kě)以植入器官中，手术工具或者可(kě)植入装置中。目前，Webb及其同事将继续优化这种测量血液流动的装置，以期将其做的更小(xiǎo)。下一步的话将会是开发一种设备，可(kě)通过毛细血管来监测血液流动，而不是目前的通过较大血管的血液流动来监测。