大學研究人員開發了一種可穿戴傳感器設備，可以直接應用到人體皮膚上，以測量個人的狀況，包括溫度、心率和血氧水平。該設備被設計成可以像臨時紋身一樣直接貼在人體上，并帶有一個小型無線模塊，利用NFC RFID技術或感應耦合技術，將數據傳輸到用戶的智能手機上。

賓夕法尼亞州立大學工程科學與力學系在該學院助理教授Huanyu "Larry" Cheng的領導下開發了這個系統。這種可穿戴設備由基于納米銀的傳感器和可粘在皮膚上的柔性印刷電路板組成，可以使用電池來捕獲測量數據，還可以存儲數據并將這些信息傳輸到智能手機上。或者，系統可以通過詢問支持NFC的設備來充電，在這種情況下不需要電池。

當用戶完成了可穿戴設備的使用，例如在監測完成或疾病治愈好后，他只需移除無線模塊和相關電路即可;而附著在皮膚上的傳感器陣列可以溶解在溫水中，然后被洗掉。

如果這套解決方案獲得商業化，那么對患者和醫療行業來說，好處是可以建立起一個負擔得起的系統，來臨時跟蹤個人生命體征，而不需要擔負有線電子設備。這可用于診斷測試、恢復監測或工作場所安全目的。

新興技術研究和咨詢公司Lux Research的研究分析師li sheng Gao表示，傳統的可穿戴傳感器如果使用了電線，會讓人感到不舒服，也不方便。一般來說，醫護人員必須將此類設備連接到人體上，這樣佩戴和維護起來會很麻煩。

Gao解釋說：“新開發的這種傳感器設備非常重要的一點是能減少佩戴有線傳感器的不適和挫敗感。”

市面上有一些可穿戴傳感器是無線的，使用了柔性印刷電路板進行狀態監測;然而，這些傳感器需要制造工藝，如平版印刷或在基板上直接印刷，然后才能連接到主體上。因此，賓夕法尼亞州立大學工程系學生和Cheng一起，在2019年開始開發一種可以戴在皮膚上的系統。他們的目標是“用可穿戴傳感器來收集有關個人健康的重要信息，使醫生能夠及時提供病人所需的治療”。

這個新系統的獨特之處在于它在低溫下的制造方式，這使得它可以直接應用于人體皮膚。該制造系統由作為傳感器的金屬納米顆粒組成，在低溫下燒結到紙或織物上，形成柔性印刷電路板，然后使用可在溫水中分解的聚乙烯醇糊狀物直接燒結到皮膚上。

一旦系統商業化了，就可以將傳感器以工具包的形式提供給用戶，該工具包可能包括多個傳感器貼紙和一個可附著在人體上的無線模塊。Cheng說：“我們可以封裝電路，內置可回收電路、芯片和天線，可以與另一個可穿戴式傳感器重復使用。”

這種傳感器設計得很簡單，可以放在皮膚上像貼紙或臨時紋身一樣“壓印”。通過使其易于使用和移除，研究人員開發了一個可讓患者或消費者自助服務的系統，而不需要醫生的幫助。用戶佩戴傳感器的時間通常是有限的。佩戴好傳感器設備后，他們可以把智能手機帶到距離傳感器幾厘米的地方，這樣NFC就可以為無線模塊供電。

如果系統還附帶了一個應用程序，用戶就可以確定傳感器數據存儲在哪里，以及通過手機將數據發送給誰。該應用程序可能會安排自動詢問，在這種情況下，手機的NFC閱讀器就會定期向傳感器的NFC標簽發送信號。然后，標簽會捕獲傳感器數據，連同它自己的唯一ID號一起傳輸回手機。感應耦合的使用方式也類似，不過用戶需要將手持設備置于傳感器電路的接觸范圍內。

此外，NFC天線或嵌入NFC的紡織品可以設計成將讀取范圍從幾厘米擴展到10厘米甚至更大，這樣如果手機在傳感器佩戴者的口袋中，就可以進行詢問。Cheng說，藍牙模塊也可以連接到傳感器上，將藍牙芯片焊接到傳感器上。這些可穿戴設備可以包含一個用于監測溫度水平的傳感器，也可以在銷售時內置多個傳感器。Cheng預測，這套解決方案還可以檢測到健康問題，例如，在患者意識到心臟病發之前，就已預測到了心臟病。

此外，這種技術可能會使COVID-19患者受益，這類患者可以在家中康復，而無需醫生的直接護理。如果一個人的病情惡化，傳感器可以識別出溫度突然升高或血氧水平下降。“在照顧冠狀病毒患者時，這類信息至關重要。”Cheng表示。

到目前為止，研究人員已經在實驗室中測試了原型，他們現在正在尋找技術合作伙伴來幫助推廣這一解決方案。該團隊計劃繼續進行動物和人類臨床研究，然后進行商業化。

Cheng表示，他們已經與幾家此類公司進行了討論。這套系統也已經在學生手上進行了試驗，且可以放在人體皮膚的任何地方。該可穿戴設備的大小會有所不同，這取決于是使用單個傳感器還是以不同的方式使用傳感器陣列。據Gao稱，Lux Research發現該技術在商業和醫療方面有價值，“我們認為這對醫學應用技術來說很有前景”。

這套解決方案不僅適用于患者，也適用于工作場所的人，比如處在危險環境中的員工。Gao補充說，這可以直接連接到他們的皮膚上，而不是將傳感器連接到他們的衣服上，盡管皮膚附著的不持久性在某些環境中可能會帶來問題。其中一個挑戰可能是傳感器在高溫環境中要能保持附著在皮膚上。在高溫環境中，熱量和汗水可能會使設備松動。

Gao指出，將這項技術推向市場還需要時間，可能至少需要五年的時間。“我們的看法是，我們肯定看到了技術的價值，它可能會重塑用于醫療目的的生物傳感器網絡。”