它们离我们越来越近，我们自然可以想象它们最终会与人体融洽相处。
表面传感器需要像皮肤一样灵活且可拉伸。
戈兰·古斯塔夫森 (Goran Gustafsson) 看着路人，想起了汽车——几十年前在装配线上生产的旧车型。
古斯塔夫森表示，当今的汽车配备了先进的传感器、计算机和通信系统，可以在情况仍然可控的情况下指示问题，这就是为什么现代汽车不太可能对驾驶员造成灾难性事故的原因。
“为什么我们不在人类身上尝试同样的事情呢？”瑞典 Acreo Electronics 的工程师 Gustafsson 认为，该公司是全球努力实现这一目标的公司之一。
就像防止汽车在路中间抛锚一样，为了防止健康风险暗中潜伏——而症状直到患者进入医院才被发现，这些研究团队希望在可预见的未来，人类能够打扮得像汽车一样，穿功能性的衣服，这些衣服可以安装传感器，形成类似于预警系统的东西。
古斯塔夫森的团队与瑞典林雪平大学的研究人员合作，开发了薄如皮肤的植入式传感器，以及一个体内“局域网”，允许传感器在相互连接的同时独立运行。
一起。
其他团队正在研究各种东西，从感知动脉硬化（心脏病发作的征兆）的皮肤贴片，到检测癫痫发作并自动将药物直接输送到受影响区域的传感装置。
这些下一代设备被设计为与身体组织一起工作，而不是像大多数现有起搏器和其他电子设备那样单独工作。
但集成这些设备所需的技术绝非简单，特别是对于材料科学家而言。
他们需要大大缩短相关电路，使电路变得灵活、可拉伸且人体组织难以察觉，并找到与人体建立接口的方法。
新频道。
如果古斯塔夫森每天使用设备监测和治疗人体的愿景得以实现，还需要开发新能源和新的信息传输方式。
美国伊利诺伊州立大学材料科学家约翰·罗杰斯表示，现在，面对显着改善健康管理同时降低相关成本的挑战，研究人员和临床医生都渴望尝试。
“我遇到的临床医生不会说，‘这是天上掉下来的馅饼，不现实，我不相信 20 年后我们会看到结果。
'“ 他说。
“相反，他们会说，‘哇，这是个好主意。
现在我们可以通过3个渠道使用它，何不一起尝试一下呢？ ’”罗杰斯说，将传感器移入体内是手持智能手机和可穿戴设备的自然延伸。
“电子产品正在向我们袭来。
”他说，“它们离我们越来越近，我们自然可以想象它们最终会与人类融洽相处。
“ 超越像皮肤一样薄的可穿戴设备的第一步将是可以直接应用于皮肤的无线传感器。
它们可以收集大量重要信号，例如体温、脉搏、心率等。
但是罗杰斯说，缺点是“从生物学角度来说，它们需要能够弯曲、拉伸和扩张”，因此由硬硅胶制成的传统电子传感器并不是一个好的选择，为此，他和他的团队开发了“皮肤电子设备”。
”：灵活。
可生物降解的贴片中塞满了用户几乎察觉不到的传感器。
与许多临时纹身一样，这些贴片使用普通的硅电子器件，但非常薄，并使用“橡皮图章”。
衬里允许灵活移动。
罗杰斯是一家公司的联合创始人，他说，该贴片使用 S 形电线和可拉伸、可弯曲的天线，可以从附近的磁场或捕获无线电波中获取能量。
位于马萨诸塞州列克星敦的名为 MC10 的公司将于明年开始销售这款生物图标设备：一种可以测量心电活动、体温、紫外线照射等的设备。
健康数据的临时补丁。
罗杰斯表示，这些贴片将首先向个人消费者发布，但最终目标是厄巴纳卡勒基金会新生儿重症监护室的医疗应用，医生在那里使用这些贴片没有任何问题。
对新生儿的症状进行扫描和无创监测，相关检测结果很快就会出炉。
MC10还与比利时布鲁塞尔一家名为UCB的制药公司合作，测试一种可以监测帕金森病患者震颤症状的设备。
一种追踪疾病并监测患者是否按照处方接受治疗的贴片。
罗杰斯的贴片相对较小，但日本东京大学的工程师兼材料科学家Takao Someya开发了一种面积相对较大的电子皮肤传感器。
它只有 1 微米，足够轻，可以像羽毛一样漂浮在空中，但又足够坚固，可以灵活地移动肘关节和膝关节。
该传感器可以读取温度、湿度、脉搏、血氧水平等。
虽然皮肤电子可以获取大量信息，但更多信息仍需要从身体深处获取。
“医生抽血是有原因的，”麻省理工学院的化学工程师迈克尔·斯特拉诺（Michael Strano）说。
“血液中含有可以准确预测疾病的标记物。
”移动目标但是将电路深入人体会带来许多新的挑战。
斯特拉诺说，理想的皮下传感器不仅是无毒的，而且能够在体内稳定地使用，根据需要使用多年，同时也是可降解的，这意味着它们不会引发人体免疫系统的排斥反应。
然而，大多数现有设备都存在这样或那样的缺点。
尽管如此，一些研究人员仍致力于挑战皮肤下的深层组织，对这些组织来说，灵活性和可降解性变得尤为重要。
如果传感器和心脏或大脑等移动器官之间存在摩擦，那么当活体呼吸时，细胞就会发生移动，并且身体会在组织周围迅速建立一道疤痕组织防火墙。
让传感器根据器官的节律移动是根本不可能的。
法国圣艾蒂安国立高等矿业学院的生物电子工程师乔治·马利亚拉斯 (George Malliaras) 和他的同事正在开发柔性传感器来取代僵硬的传感器，并在体内跟踪患有典型疾病或帕金森病的患者大脑中独特的电模式。
这种柔性传感器由有机导电聚合物制成，可感应化学信号，即产生电子信号的移动离子。
他说，这不仅会提高灵敏度，而且还允许研究人员“以完全不同的方式进行生物学研究”。
马利亚拉斯说，该团队的最新结果已经在老鼠身上进行了测试，并在两名癫痫患者手术期间进行了临床试验，检测到了单个神经元的放电。
他补充说，如果这个过程可以逆转，该传感器可以应用于输送药物。
该装置被称为有机电子离子泵，可以通过强制药物输送来响应施加的电压（小带电粒子）。
Malliaras 的团队正在与林雪平大学和法国国家健康与医学研究所合作，为癫痫患者开发该设备。
该传感器连接到一个离子泵，该离子泵可以感知癫痫发作并将抗癫痫药物释放到正确的大脑区域。
伯格伦和林雪平大学的一个团队已经使用类似的技术开发了一种“疼痛传感器”，可以将止痛药直接输送到脊髓神经。
继续推动任何电子设备都会受到电源的限制。
只要附近有外部能量，放置在皮肤上或皮肤附近的传感器就可以直接连接到无线收集能量的天线。
但植入式传感器通常依赖电池，这不仅使植入式设备体积庞大，而且需要更换。
一些设备，例如伯格伦的止痛泵，需要将电线放置在皮肤上，这不仅很麻烦，而且还会产生潜在的感染途径。
为了克服这些问题，亚特兰大佐治亚理工学院的纳米科学家王忠林在过去十年里一直试图捕捉人们行走甚至呼吸时产生的微弱机械能。
“我们开始思考，如何将人体的动能转化为电能？”他说。
他的最新设计利用长期以来被认为令人讨厌的静电，将呼吸产生的动能转化为电能，用于驱动相关的起搏器和传感器。
这种“发生器”利用夹在电极和连接电路之间的两种不同的聚合物表面。
当用户呼吸时，两个表面接触然后分开，交换电子——就像气球摩擦羊毛一样。
“吸气、呼气，前后或上下移动，就会产生能量。
”王忠林说道。
尽管这项技术是革命性的，但通过内部电路将健康数据传输到外部计算机或医疗中心仍然面临潜在的威胁，而这种威胁已经给可穿戴设备行业带来了麻烦：那就是隐私泄露。
“当半导体芯片被植入人体后，‘黑客’窃取机密就成为一个非常严重的问题。
”染谷隆雄说道。
而无论技术有多好，专家表示，新材料行业也面临着新一轮医疗法规争议。
许多化学品制造商担心，如果设备出现故障，会给他们带来一系列诉讼，“因此他们不得不对新材料的使用踩刹车，”他说。
伯格伦知道前方的道路漫长且充满障碍。
“挑战在于将所有这些整合在一起，”他说。
“汽车行业现在已经做到了这一点，而且成果是显着的。
你很少看到一辆抛锚在路中间等待修理的汽车。
这值得么？在人类身上尝试这项技术仍然存在疑问，但绝对值得一试。