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最新电子皮肤技术：监测健康与未来应用

近期，《Nature》科技特色专栏报道了埃文斯顿西北大学研发的一款创新电子皮肤，此装置内置中空电路，可置入咽喉部位，通过蓝牙实时监控说话、呼吸、心跳等生命体征。这款电子皮肤由团队负责人约翰·罗杰斯开发，其应用范围广泛，适用于中风患者的语言康复训练、早产儿及运动员的生命体征监测，尤其在COVID-19早期症状评估中，通过分析咳嗽频率变化提供关键信息。

电子皮肤的历史与演变

自2004年以来，电子皮肤技术经历了显著发展。这一技术源于电子阅读器和曲面屏电视中的元件，最初被科学家用于研究柔性碳基分子和导电聚合物。乔治·马利亚拉斯教授表示，有机电子学领域的研究者致力于开发有机发光二极管、晶体管及太阳能收集的光伏电子，这些应用将对柔性表面技术带来积极影响。

早期成功案例与挑战

东京大学的电子工程师染矢高雄在2004年取得了里程碑式的成功，他和团队研发了一种8厘米×8厘米的柔性机器人皮肤贴片，采用高性能压敏聚酰亚胺塑料、并五苯有机半导体以及金、铜电极，赋予机器人触觉能力。随后，染矢高雄通过增强材料柔性，解决感知轻微压力变化的问题，使电子皮肤更加实用。

技术革新与挑战

约翰·罗杰斯及其团队专注于由坚硬无机材料制成的超薄结构，通过设计亚微米单晶硅色带与橡胶状聚二甲基硅氧烷结合，实现了在张力作用下的弹性变形。而乔治·马利亚拉斯教授则采用离子液体与聚合物结合，创造了一种可以容纳金电极和导电聚合物的凝胶装置，但需面对保持电极与人体良好接触的挑战。

可持续发展的电子皮肤

为解决汗液堵塞和刺激性问题，染矢高雄团队在2017年提出了多孔传感器概念，使用厚度仅为300–500纳米的柔性金纤维网，结合聚乙烯醇纺制的网状结构，最终形成柔软、透气、无刺激的电线阵列。同时，鲍振安开发的电子皮肤原型装置，能感知汗液中的激素变化，如皮质醇水平，对焦虑和抑郁的理解提供支持。

电子皮肤的临床应用

目前，一些电子皮肤技术已成功应用于临床。BioStamp感应贴片，由罗杰斯创立的MC10公司开发，用于整理参与者的生命体征数据，辅助临床试验，于2018年获美国FDA批准。此外，约翰·罗杰斯团队推出的贴膏大小无线传感器，为新生儿重症监护室的早产儿监测提供了便利，减少了复杂监控线的困扰。

未来展望

电子皮肤技术正推动硬材料与软材料的融合，不仅让机器人具备真实的触感，还能感知疼痛。未来，该技术与虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等设备结合，将实现人、物、空间的高度互动，提升虚拟世界的沉浸感，同时在现实世界中为用户提供便捷的生活解决方案。