假如你的手机可以直接融入你的皮肤上会怎样?材料科学家和电气工程师正在深入探索可穿戴技术,以实现这种“融合”
通过直接从用户的身体收集数据,并使用它来计算有用的信息并将其直接显示在他们的皮肤上,一些研究人员现在希望这些设备可以很快应用于各种日常任务:从跟踪你的进展的可穿戴计算机在健身房或跑步时,智能绷带可为医生提供有关患者状况的实时信息。
要实现这一潜力,研究人员首先需要开发功能强大且耐用的电路,长时间佩戴PG·电子在皮肤上仍然舒适。这要求电路足够柔软、纤细和灵活,以适应我们身体极其复杂、不断变化的状态。
目前,可穿戴技术不仅制造成本高、耗时长,而且还必须制造成固定PG·电子电路,只能用于高度特定的应用,因此,限制了它们的通用性。这就像需要为每个新的应用程序原型构建一部新手机。
为了克服这些挑战,康奈尔大学的一组研究人员建议可将可穿戴电路分解为多个单一用途模块。然后可以像乐高积木一样构建这些,以创建更复杂的电路,适用于更广泛的任务。
在计算机协会发布的一项新研究中,由康奈尔大学混合体实验室的顾品松 领导的团队介绍了一种新的“智能纹身”概念,名为 SkinKit。
组装后,SkinKit“纹身”采用纤薄、柔韧的硅基纸,一侧直接粘附在皮肤上,另一侧粘附在一组预编程电路模块上。这些模块均由纤薄的柔性电路板制成,由单独的导线模块连接起来。
在 SkinKit 纹身内部,硅胶层不仅在皮肤和设备电路之间提供了舒适的屏障,而且还充当了将电路板的复杂排列固定到位的强大基础设施——即使在用户的皮肤伸展和收缩时也是如此。
这些独特的属性意味着 SkinKit 设计是高度可定制的。虽然硅胶层可以切割成用户需要的任何形状,甚至可以叠加成复杂的镶嵌图案,但叠加的电路模块可以按用户需要的任何排列方式放置。
更好地是,这些模块易于移除和重新连接,这意味着它们可以根据用户的需要轻松地以不同的布置重新使用。这使它们成为制作新的可穿戴设计原型的理想选择。
SkinKit 纹身面临的另一个挑战是对可访问性的需求,让日常非专家用户能够轻松组装它们。为了测试其易用性,顾品松 的团队为 25 名普通参与者和 9 名具有 STEM 领域背景的参与者提供了一系列智能纹身的组装说明,每个纹身的复杂性都会增加。
正如研究人员所希望的那样,他们的参与者可以轻松地从模块化构建块构建高级电路,并且还可以将它们应用于身体的不同部位——包括脚踝、手和脖子。
借助 SkinKit 的最终设计,参与者平均可以在 23 分钟内从头构建一个功能齐全的智能纹身。对于 顾品松 的团队来说,这一成功清楚地表明了这项技术有一天会变得多么容易获得和多才多艺。
目前,在将 SkinKit 商业化之前,仍需要进行更多研究。顾品松 及其同事的目标是更好地了解纹身在长期使用过程中的耐用性。当它们变湿时会改变它们的性能,以及集成薄膜电池可能出现的潜在困难。
如果能够克服这些挑战,顾品松 的团队预测 SkinKit 可以为令人兴奋的可穿戴技术新时代铺平道路。这个设备可以在工作场所为用户提供帮助,带来新形式的互动艺术,甚至为老年人和残疾人带来更好的辅助生活设施,帮助他们过上更独立的生活。