说起可穿戴设备,我猜你首先想到的就是Apple Watch、Fitbit、Misfit、Jawbone和小米手环。
这五款设备的全球出货量应该已经超过了2亿台。
EchoLabs推出的原型机似乎仅限于计步、心率测量、睡眠时间测量等无关紧要的指标。
难怪EchoLabs去年5月推出了一款原型机,可以检测血液中的氧气、二氧化碳、pH值、碳水化合物和血压等数据。
被国内外媒体称为“重大突破”。
虽然看起来“又大又粗”。
从可穿戴设备的研发进展和亿万人的反应不难看出,大家都在期待一款可以实时监测身体健康指标的可穿戴设备。
不过,这种设备的研发难度确实很大,哪怕是一点点的进步,都可以算是“重大突破”。
就在几天前,这个“重大突破”或许真的已经发生了。
这不是我说的,这是目前世界顶级期刊说的。
《自然》杂志:可穿戴汗液传感器为实时分析身体生化指标铺平了道路。
《科学》杂志:新型腕带通过检测汗水来监测健康风险。
不想太造作,下面直接给大家看原图。
这就是它戴在手腕上的样子。
戴在手腕上的FISA也可以戴在头上,像这样(当然,图是给你看的,使用时是紧贴皮肤的)。
安装在引擎盖上的 FISA 通常是这样的。
该设备由加州大学伯克利分校的 AliJavey 团队开发。
整个研发过程和设备性能发表在1月28日的《自然》杂志上(1)。
这种设备称为FISA,是柔性集成传感阵列的缩写。
FISA 由两部分组成。
上图中左边的透明区域是传感器区域,用于检测体温以及汗液中的钾、钠、乳酸和葡萄糖浓度。
右侧是计算区域,分布着11个电路元件。
FISA传感器被汗水浸湿后的检测反应。
当皮肤上的汗水与软传感器接触时,传感器将化学和电信号传输到计算中心。
数据经过转换等处理后输出到数据处理器进行数据的处理和分析。
分析后的数据将通过蓝牙传输至手机并保存在云端。
数据在手机上显示是这样的。
如果你恰好看过手机上的数据显示表格《星际迷航》,你还记得里面有一个叫“三录仪”的通用工具。
它不仅可以探测生命信号、侵入操作者指定的计算机系统,还可以扫描人体。
来检测患者。
有了这个“三录仪”的“误导”,你一定认为贾维团队开发的FISA没什么大不了的。
我想这就是科幻作品给人们带来的负面影响。
科幻作家“不负责任”的想象力,让科技的发展远远落后。
现实生活中,很难有什么新鲜的东西让我们感到“惊奇”。
是的,即使从客观角度来看,也已经很“惊奇”了。
事实上,通过汗液来分析人体血液的生化指标并不重要。
早在 20 世纪 40 年代就有人开始研究它(2),但有两个问题长期困扰着想要利用汗液检测人体生化指标的研究人员:可穿戴设备的灵活性和计算能力。
过去,工程师们一直使用硅基芯片,但这种芯片与皮肤的粘合性不好,并且难以提取汗液。
当改用柔性材料时,计算芯片不具备同时处理多个组的能力。
因此,大多数可穿戴设备即使可以测量生化指标,也只能测量一项,并且不具备校准功能。
。
他们的解决方案是利用信号传导(传感器将化学信号转换为电信号)、调理(信号放大和滤波)、处理(信号校准和补偿)和无线传输技术来弥补现有的技术差距。
。
最终,他们能够在灵活的设备上同时测量五个指标,并且数据可以相互校准。
此外,Javey的团队目前正在开发传感器来检测其他指标,希望最终将FISA打造成一种多功能的医疗设备。
FISA的可贵之处在于它可以无创地实时分析人体多项血液生化指标,并且数据可以校准。
特别是体温对汗液中各种生化指标的浓度影响更大,因此需要根据体温的变化对数据进行校准。
但 FISA 也面临一个问题。
人在休息状态下出汗很少。
FISA 应该做什么?这是贾维团队面临的难题。
Javey坦言,虽然FISA具有实时无创多指标监测的优势,但测量精度肯定不如被誉为“金标准”的血液检测。
此外,汗液的成分变化比血液的成分变化更大。
为了获得准确的数据,必须进行大量严格的测试。
Javey认为,将FISA用作商业医疗设备将需要漫长的临床试验和FDA评估,但在此之前,它可以用作健康监测器。
如果FISA迅速进入这条商业道路,Fitbit、Misfit、Jawbone和小米手环等可穿戴设备将受到严峻挑战(根据我的小规模调查,大家购买这款设备的意愿非常强烈)。
让我们简单介绍一下 AliJavey 本人。
他就是下图中的帅哥。
贾维年轻且有前途。
他今年只有36岁。
早在2015年就被《麻省理工科技评论》评选为TR35,目前是加州大学伯克利分校的“杰出教授”(只授予少数在学术界做出杰出贡献的顶级学者,属于tenure),被认为是材料科学领域的“耀眼新星”。
最后不得不提的关于帅气的AliJavey和FISA是,AliJavey在斯坦福大学读博士期间,师从世界著名纳米材料研究专家、美国艺术与科学院院士戴宏杰教授。
戴宏杰教授于2016年当选斯坦福大学终身教授,是该校最年轻的终身教授。
2017年入选世界顶级化学家名人堂,总排名第7位,位列华人第一。
可谓“名师出优秀弟子”。
戴宏杰教授参考文献 1.GaoW、EmaminejadS、NyeinHYY、ChallaS、ChenK 等人。
用于多重原位排汗分析的完全集成可穿戴传感器阵列。
Nature:SonnerZ、WilderE、HeikenfeldJ、KastingG、BeyetteF 等人。
微流体软汗腺汗腺,包括生物标志物分区、运输和生物传感影响。