发展低能耗、长期汗水传感器模仿感觉神经元的补丁

人类汗液包含化学信息包括血液代谢物,离子的浓度,和养分。监控这些信息使用一种可佩带的传感器可以允许非侵入性(即。,没有血液抽样),实时健康状况跟踪。例如,知道汗水体积和离子浓度可以帮助人们保持充足的水和钠含量在体育活动中,并能防止低血糖休克通过识别过度出汗症状。

因为一块可穿戴汗水传感器产生大量的冗余数据实时连续数据无线传输消耗了大量的能源,它一直难以实现足够的操作时间呈现其实际使用。

不过易博士的研究小组中心的自旋电子学和Rhokyun夸克教授的研究小组在汉阳大学机械工程系汗水已经开发出一种可穿戴传感器补丁有显著提高能源效率可以超过24小时通过模仿感觉神经元的高效的信息处理方法。

当一个人类感觉神经元接收外部的刺激,它将信息转化为峰值信号。外部刺激强度成正比上升信号频率。这种神经元所使用的基于事件的尖峰信号处理方法使高效、快速、准确的处理大量复杂的外部刺激数据。如果这“基于事件的无线监控”的方法利用人类感觉神经元,数据只是传播重要事件相关用户的健康指标发生,减少能耗的无线监测。

这些研究小组开发了一种无线可穿戴传感器汗水补丁模仿“尖峰信号”的感觉神经元,并演示了临床试验能够通过基于事件的无线监控大大降低能源消耗。汗水是结构化的补丁的地方除汗层之上的一个锥形开放垂直汗水频道,可迅速去除汗水填写通道(见上图)。

每个汗水通道内壁港口的一对电极,使转换过程的汗水充填通道和删除电信号。电信号时增加通道,并迅速减少每次的汗水是立刻删除。当这个过程被重复,创建一个spike-form信号。的频率和振幅峰值信号携带可判断的信息汗液排泄的速度和汗水离子成分的浓度。

通过填充的重复过程和排空,汗水传感器可以持续很长一段时间,由于新分泌的汗液不是与既存的汗水混合,传感器可以提供准确的信息。研究小组的实验证明,这种基于事件的能耗只有0.63%的数据传输方法能源消耗连续数据传输,使汗水开发可穿戴传感器补丁操作连续超过24小时。信息从各种皮肤表面汗水在实际运动情况下成功已经在临床试验中获得的。

开发这个补丁使长期汗水的监控,可以用来检测急性疾病或其前驱物,如夜间低血糖休克和心脏病。传感方法预计将使更多的节能和智能数字健康管理应用到其他类型的skin-attached传感器和采用新的计算技术。

这项研究发表在《华尔街日报》自然通讯。