导读

据美国得克萨斯大学奥斯汀分校官网近日报道，该校研究人员开发出一种轻量、柔性的电子纹身，它能比现有的心电图机更容易、更精准地检测心脏健康状况。

背景

“电子纹身（Electronic Tattoo）”是时下备受关注的前沿科技领域之一。简单说，它就是一种可贴在皮肤上的超薄、柔性电子电路。检测汗液中酒精含量的电子纹身（图片来源：美国化学会）

电子纹身的应用非常广泛，它可以探测呼吸、心率等生理指标，应用于运动监测、睡眠监测、生物医疗等领域。此外，它也可以应用于可穿戴计算、柔性显示器、软体机器人等领域。（图片来源：卡耐基梅隆大学柔性机器实验室）

创新

今天，笔者要为大家介绍一种用于检测心脏健康状况的电子纹身。这种电子纹身由弹性、轻量材料制成，有望比现有的心电图机（大约一个世纪以来这项技术变化不大）更容易、更精准地监测心脏健康状况。

这项研究是由美国得克萨斯大学奥斯汀分校的工程师们，在科克雷尔工程学院鲁南姝（Nanshu Lu）副教授的领导下开发。它代表着鲁教授在电子纹身技术方面取得的最新成果。这种可穿戴设备可被放置到皮肤上，测量一系列的身体反应，从电信号到生物力学信号。（图片来源：得克萨斯大学奥斯汀分校）

研究团队在最新一期的《先进科学（Advanced Science）》期刊上报告了他们最新的电子纹身。

技术

该设备的重量非常轻并且可拉伸，所以可长期放置在胸部靠近心脏的部位，几乎不会带来不适感。它通过两种方式监测心脏健康，同时读取心电图和心振动图。我们大部分人对于心电图（ECG）都很熟悉，这种方法记录了每次心跳产生的的电活动变化。然而，心振动图（SCG）是一项利用与心跳相关的胸部振动的测量技术。通过智能手机远程供电，电子纹身是首个可以同时测量ECG和SCG的超薄、可拉伸的技术。

航天工程、机械工程与生物医学工程系副教授鲁南姝表示：“我们可以通过同步采集这两种数据，从而更深入地了解心脏健康。

单独的ECG读数无法足够精准地判断心脏健康，但是与SCG信号读数结合起来，就可以提供额外的信息。如同一种质量控制的形式，SCG表明了ECG读数的精准程度。

虽然感知ECG的柔性电子纹身并不是新东西，但是其他的传感器，例如SCG传感器，仍然是由非可拉伸的材料制成，导致它们笨重且不适合穿戴。鲁教授及其团队的电子纹身是由一种称为“聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride）”的压电聚合物组成，它能够产生自己的电荷以响应机械应力。该设备也包含了三维数字图像相关技术，该技术用于绘制胸部振动的地图，从而识别在胸部安放电子纹身的最佳位置。

电子纹身相对于传统方法还有一项优势。一般来说，ECG 测量需要在医生的办公室进行。在那里，心脏健康每次只能被监测几分钟。然而，该设备却可以穿戴数天，提供持续的心脏监测。

鲁教授及其团队一直致力于改善该设备的数据采集与存储，以及为电子纹身更长时间供电的方法。他们最近开发出一个智能手机应用程序，该程序不仅可以安全地存储数据，也可以在屏幕上实时地显示心跳。

关键字

电子纹身、聚合物、柔性电子

参考资料

【1】Taewoo Ha, Jason Tran, Siyi Liu, Hongwoo Jang, Hyoyoung Jeong, Ruchika Mitbander, Heeyong Huh, Yitao Qiu, Jason Duong, Rebecca L. Wang, Pulin Wang, Animesh Tandon, Jayant Sirohi, Nanshu Lu. A ChestLaminated Ultrathin and Stretchable ETattoo for the Measurement of Electrocardiogram, Seismocardiogram, and Cardiac Time Intervals. Advanced Science, 2019; 1900290 DOI: 10.1002/advs.201900290

（来源：环球创新智慧）