柔性屏为何未普及?“柔性电子之父”罗杰斯:我们需要必需品,而非锦上添花 | 腾讯科学WE大会

2021-11-08 16:28:55

11月6日,全球柔性电子技术研究的领军人物、美国西北大学教授、被誉为“柔性电子之父”的美国西北大学约翰·罗杰斯(John A。 Rogers)在腾讯科学WE大会分享了关于电子皮肤的最新研究和应用成果,他研发的用于监测早产婴儿生命体征的电子皮肤等产品,已在全球五大洲的23个国家临床应用,守护着婴儿健康。

不过,柔性电子、柔性屏、柔性电池等在生活中的应用尚未普及,瓶颈到底在哪里?约翰·罗杰斯当天在接受南方+等媒体采访时表示,原因不只在于材料或技术障碍,而是人们希望科技能带来切切实实满足人们需要的必需品,而不是锦上添花的产品。

“人体芯片”走进现实,用于监测早产婴儿生命体征

《黑镜》中有个桥段,每个人耳后都被植入了“记忆芯片”,它成为人身体的一部分,帮助储存、调取甚至删除记忆。

“记忆芯片”或许还停留在幻想中,但贴合人体的芯片已经走进现实。这种将硬质材料电子器件制作在柔性基板上,让其可以满足更大的灵活性的新兴电子技术,就是柔性电子技术。

为了实现碳基人体和硅基芯片的有机结合,约翰·罗杰斯课题组重新设计了电子设备,让电子设备像人体组织一样与人体兼容,同时保持多样化的电子功能。

约翰·罗杰斯在演讲中指出:“现在我们有了这样的人造皮肤,它非常薄,就像孩子的临时纹身一样,可以置于人体任何部位的表皮,成为人体的一部分。你会忘记它在那里,而它会通过无线的方式持续工作。”

目前,约翰·罗杰斯团队和同行已开发出各类表皮电子设备。他强调,这不只是一种可穿戴设备,更是一种皮肤接口,不需要电池,可实现无线连接,通过无线的方式输送电量,无需去医院或实验室就可以实现持续的精确监测,在家中和任何其它环境中都可以持续监测。

约翰·罗杰斯说:“早产儿就是最适合的目标群体,因为他们的身体非常弱小,健康状态非常不确定,需要全天24小时的重要生命体征监测,且测量精度达到临床级别。从工程学的角度讲,我们需要将生物传感器之间通过硬件接口连接并植入婴儿的皮肤表面,并与外部的数据获取设备盒连接,但这一方案需要用到电线,使得婴儿无法自然活动,安装和移除时会伤及皮肤。我们用1~2个无线表皮电子设备来替代,同时不影响监测的范围和质量,最终获得关于病人状况的准确数据,让父母可以和孩子有更自然的互动。”

“我们并不是要完全取代具有硬件连接的传统设备,而是提供全新的解决方案。”约翰·罗杰斯表示,其团队已经与比尔及梅琳达·盖茨基金会开展了合作,柔性电子设备已经在印度、巴基斯坦、赞比亚、肯尼亚等地落地,截至目前已经有约1万名婴儿和孕妇使用了这些电子设备,进展良好。

无线电子设备实施可监测测孕妇和胎儿状况

约翰·罗杰斯表示,其团队主要关注的是最脆弱的患者,包括新生儿婴幼儿和孕妇及胎儿、老年人。

他的团队研发了监测孕妇和胎儿健康状况的无线电子设备,可以在产前、产中、产后阶段持续监测全部健康指标,这种电子设备在分娩过程中不会阻碍孕妇的活动,分娩后会立刻开始对新生儿进行监测,并且非常有效、成本低廉,在赞比亚已有近500名孕妇使用。

不仅如此,通过这些监测,约翰·罗杰斯团队还收集到了大量的数据,这对于数据分析机器学习和人工智能来说是巨大的机会,研究人员可以通过这些数据探寻高效的应用解决方案,以多参数多维度的方法评估健康状况并降低孕妇死亡率。

针对一些有言语障碍或失语症的中风患者,约翰·罗杰斯团队与芝加哥Shirley Ryan AbilityLab实验室的康复专家开展合作,针对特定人体部位开发了柔性电子设备,测量与吞咽和说话相关的运动特征、测出心率和心率变化等,产生大量的数据后可以根据这些信息制定出适合具体患者的康复方案。

据了解,约翰·罗杰斯是少有入选美国国家工程院、美国国家科学院和国家医学科学院的研究人员。他和他在西北大学的科研小组过去二十年致力于研发柔性电子器件,一发表了750多篇论文,他本人是100多项专利和专利申请的发明者,其中50 多项已获得许可或正在使用中。

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【记者】马芳

(文章来源:南方Plus)

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