悄然走来的织物化电子皮肤

电子皮肤贴片是将一种像衣服一样的设备贴在皮肤上以达到特定的功能，市场上大多数成功的产品并不一定称为“电子贴片”，但属于同一种类型。业界发现，所谓的电子皮肤应用范围越来越广。这是他们过去不曾预料到的。

能探测健康的织物传感器

工程师已研制出一种试验贴片，它可接收皮肤发出的生理信号，然后将这些健康读数无线传输到固定在衣服里的接收器上，称之为BodyNet系统。人们往往认为皮肤的保护功能理所当然，而忽略了它发出细微信号的作用，比如心跳加速或尴尬脸红。

美国斯坦福大学工程师研发出一种检测皮肤发出的生理信号的方法，这种传感器就像创可贴一样粘在皮肤上，然后把读数发送到夹在衣服上的接收器上。为了演示这种可穿戴技术，研究人员将传感器固定在一受试者的手腕和腹部，通过检测他们的皮肤在每次心跳或呼吸时的拉伸和收缩情况，监测受试者的脉搏和呼吸。同样，在人的肘部和膝盖上也可附着这类贴片，通过测量肌肉弯曲时皮肤收紧或放松的时间，来跟踪手臂和腿部的运动。

化学工程教授鲍哲南(Zhenan Bao)的实验室在近期《自然电子》(Nature Electronics)杂志上发表的一篇文章中描述了这一系统。其实验室已在尝试开发新的贴片以检测汗液和其他分泌物，追踪诸如体温和压力等变量。其最终目标是创造一套无线传感器，传感器可附着在皮肤上，并与智能服装一起工作，从而比现在消费者使用的智能手机或手表更准确地跟踪更广泛的健康指标。

科学家确定无疑，他们有朝一日即可研发出一种全身皮肤传感器阵列，在不干扰人体正常活动的情况下收集生理数据。

电子皮肤的作用：可伸缩、舒适度再加功能化

由14人组成的博士后团队花了三年时间设计人体传感器。其目标是开发佩戴舒适、没有电池或刚性电路的技术，以避免贴片与皮肤间发生错位和收缩。他们最终利用射频识别技术的数字变化满足了设定的参数，即用射频识别技术控制无钥匙房门的闭合。当人拿着身份证对着射频识别接收器时，电子身份识别器上的天线就从接收器上获取了一小点射频识别能量，并利用它产生代码，然后将其发送回接收器。这样，智能房门就自动开启。

车身贴纸类似于这种身份识别系统:它有一隐形天线，可从衣服上的接收器接收到微弱的RFID能量并转为传感供电。然后，又从皮肤获取读数，并将其传回附近的接收器。但为了使附着在人体上的无线贴片起作用，研究人员须创造一种可像皮肤一样伸展和弯曲的天线。他们通过在橡胶贴纸来做到这一点。然而，每当天线弯曲或拉伸时，人的运动就使信号过于微弱和不稳定，无法使用。

为解决这个问题，斯坦福大学研究人员开发出一种新型的射频识别系统，它可在不断波动的情况下向接收器发送强大而准确的信号。然后，电池供电的接收器使用蓝牙定期将贴纸上的数据传输送至智能手机、电脑或其他永久存储系统。贴纸的最初版本依靠微小的运动传感器来测量呼吸和脉搏读数。研究人员目前正研究如何将汗液、体温和其他传感器整合到天线系统中。

为了让这一技术超越临床应用，进入消费者友好型设备，研究人员需克服另一挑战，即让传感器和接收器彼此靠近。在试验中，研究人员在每个传感器上方的衣服上夹了一个接收器。传感器和接收器一对一配对，这在医学监控中是可行的，但要研发人可在锻炼时身着防护网似的服装也能织入的天线。这样，无论把传感器放在哪里，都能接收和传输信号并都能探测人的健康状况。这无疑是个伟大的健康创举。

织物化贴片还能做什么

糖尿病管理方面的产品包括血糖实时监测装置即所谓的“贴片泵”——胰岛素泵。而心血管监测方面的设备范围涉及传统的心电图治疗、住院和门诊监测设备再到动态心电监测器、监视器以及其他可移动心脏遥测设备等具体产品。电子皮肤贴片产品还包括腋窝温度传感器、汗液传感器、运动传感器、生物组织(如TENS、EMS)贴片，以及其他许多行业和特定类别的设备。电子纺织品行业分析人士海沃德认为，尽管以上设备功能发挥有所不同，但创新仍然标新立异，增加贴片的潜在磨损时间渐成迫切需要解决的问题，包括电池寿命管控和功耗，这能增加产品的舒适度，实现特定应用的优化。

另一电子皮肤用于贴合设备或称为皮肤的粘合剂。它足够坚固，能确保设备安全，满足消费者需求也易于移除，且适用于所有肤质，不会对皮肤产生刺激。现今的产品创新趋势是采用灵活的电子设备和诸如丝网印刷等工艺，旨在使设备更能贴合皮肤。

电能问题在可穿戴技术上占据另一关键因素。海沃德认为，电池在传统制造上灵活小巧，在部件方面极具挑战性，但如今的市场选择日趋成熟且可靠，因而具有无限的发展可能性。

皮肤贴片，其电子元件为传感器、执行器、处理器和通信，属于电子功能集成，可实现上述设备的连接和“智能”。皮肤贴片在诸多方面都可作为终极的可穿戴电子设备，为佩戴者提供最小负担感和最大舒适度。自从2014年以来，“可穿戴设备”的需求已开始实现增长，人们对电子皮肤贴片的兴趣大增。

各类电子皮肤市场居于独特的生态系统，有不同的参与者、驱动程序、限制性和历史性。其中有些已取代成熟市场上现有的产品，尤其是糖尿病管理和心血管监测，每年全球处于这一浪潮前沿的公司都能创收数十亿美元。

因此，电子皮肤贴片的每个应用领域依次都有相关技术、产品类型、竞争格局、行业参与者、定价、历史收入和市场预测。涉及的领域包括糖尿病管理、心脏检测、医疗病人监测(住院和门诊)、运动传感、温度传感、药物和美容贴片、用于伤口护理的智能绷带等。电子皮肤市场已接近成熟。2010年以来的历史收入数据表明，每个关键应用领域在未来10年的具体市场前景都十分广阔。这是因为，电子皮肤的产品类别隐藏了丰富的多样性。虽然许多人可能认为电子皮肤质地薄，具有贴合皮肤的高度整合技术，但实际上，许多成功的产品在今天来看仍然相对笨重。因此，智能贴片未来发展相关的技术领域，特别是柔韧、可拉伸以及可保形的电子元件创新不断出现。这种标新立异的发展，不但会使更多的产品发展为皮肤贴片，也会改善现有的电子皮肤贴片的外形。

它紧跟现有覆盖领域的潮流，如可穿戴技术、柔性电子、可拉伸和保形电子、电子纺织品、高级伤口护理、生物电子等。方法包括初级和次级研究，研发商业电子皮肤的公司高管和科学家都乐于谈论未来的市场。这不足为奇，因为世界上已有100余家公司拥有这类项目并持续研发，且每个项目都随着时间的推移而更新，并在其适当的产品生态系统内做相对比较。

经验丰富的分析师团队依据数十年的经验基础覆盖新兴技术市场，尤其是涵盖像柔性电子产品这类电子皮肤的核心领域。包括柔性和可穿戴电子产品在内的领先行业会议和展览不断出现。每年约有6000家参展商推出相关产品，可见他们对电子皮肤的热忱是多么的旺盛。

（据下列国际英文媒体：美国《科技日报》《高级纺织资源》《柔性电子技术》近期资料https://www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190816092424.htm

https://advancedtextilessource.com/2019/11/04/whatelectronic-skin-patches-can-do/

https://www.idtechex.com/en/research-report/electronicskin-patches-2019-2029/674）