科學家開發(fā)“生物共生設(shè)備”： 無需充電的3D打印定制可穿戴設(shè)備

來源:cnBeta.COM

用于監(jiān)測從步數(shù)到心率的可穿戴傳感器幾乎無處不在。但是，對于測量老年人虛弱的開始、及時診斷致命的疾病、測試新藥的療效或跟蹤專業(yè)運動員的表現(xiàn)等情況，需要醫(yī)療級的設(shè)備。亞利桑那大學的工程師已經(jīng)開發(fā)了一種他們稱之為 “生物共生設(shè)備”的可穿戴設(shè)備，它有幾個前所未有的好處。

這些設(shè)備不僅是定制3D打印的，而且是基于穿戴者的身體掃描，而且它們可以使用無線電力傳輸和緊湊的能量存儲的組合連續(xù)運行。由工程學院生物醫(yī)學工程副教授和Craig M. Berge學院研究員Philipp Gutruf領(lǐng)導的團隊周五在《科學進展》雜志上發(fā)表了其研究結(jié)果。

該大學BIO5研究所的成員Gutruf說：“目前還沒有這樣的研究，我們引入了一個全新的概念，即直接為一個人量身定制設(shè)備，并使用無線電源鑄造，讓設(shè)備全天候運行而不需要充電�！�

定制的適合性使精確的監(jiān)測成為可能

目前的可穿戴傳感器面臨各種限制。例如，智能手表需要充電，而且由于其在手腕上的位置，它們只能收集有限的數(shù)據(jù)。通過使用佩戴者身體的三維掃描，包括核磁共振、CT掃描，甚至是精心組合的智能手機圖像，Gutruf和他的團隊可以3D打印定制的設(shè)備，包裹在身體的各個部位。專業(yè)化傳感器位置的能力使研究人員能夠測量他們無法測量的生理參數(shù)。

"例如，如果你想要持續(xù)接近核心體溫的東西，你會想把傳感器放在腋窩里�；蛘撸�如果你想測量你的二頭肌在運動中的變形方式，我們可以在設(shè)備中放置一個傳感器，可以完成這個任務，"生物醫(yī)學工程專業(yè)的博士生、論文第一作者塔克-斯圖爾特說。"由于我們制造設(shè)備并將其固定在身體上的方式，我們能夠用它來收集傳統(tǒng)的、安裝在手腕上的可穿戴設(shè)備無法收集的數(shù)據(jù)。"

由于這些 “生物共生設(shè)備”是為佩戴者定制的，它們也是高度敏感的。Gutruf的團隊測試了該設(shè)備在一個人跳躍、在跑步機上行走和使用劃船機時監(jiān)測溫度和應變等參數(shù)的能力。在劃船機測試中，受試者佩戴了多個設(shè)備，對運動強度和肌肉變形的方式進行了細致的跟蹤。這些設(shè)備足夠精確，可以檢測到走完一段樓梯所引起的體溫變化。

Gutruf和他的團隊并不是第一個將可穿戴設(shè)備用于跟蹤健康和身體功能的人。然而，目前的可穿戴設(shè)備并不具備連續(xù)跟蹤指標的能力，也沒有足夠的精度來做出有醫(yī)學意義的結(jié)論。

研究人員使用的一些可穿戴設(shè)備是貼在皮膚上的貼片，但是當皮膚經(jīng)過正常的脫落過程，或者有時當受試者出汗時，它們就會脫落。即使是臨床上使用的高度精密的可穿戴設(shè)備，如心電圖儀，也面臨這些問題。此外，它們不是無線的，這嚴重限制了移動性。如果病人被拴在笨重的外部設(shè)備上，他們就無法進行正常的日常活動。