3D打印“耳戴式”传感器监测生命体征

2017-08-12 08:35

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。