3D打印可穿戴设备永远不需要充电

可穿戴式传感器监测从步数到心率的一切几乎无处不在。但在一些情况下，如测量老年人虚弱的发病情况、迅速诊断致命疾病、测试新药的功效或跟踪职业运动员的表现，则需要医疗级别的设备。

亚利桑那大学的工程师们开发了一种可穿戴设备，他们称之为“生物共生设备”，它有几个前所未有的好处。不仅设备是自定义的3 d印制这是基于对佩戴者的身体扫描，但它们可以通过结合无线电力传输和紧凑的能量存储来连续运行。

生物医学工程助理教授菲利普·古特鲁夫(Philipp Gutruf)说:“目前还没有类似的研究。”“我们引入了一种全新的概念，直接为个人定制设备，并使用无线电源，使设备可以全天候运行，而无需充电。”

精确的监测

目前的可穿戴传感器面临着各种限制。Smartwatches例如，这款手机需要充电，而且由于放在手腕上，只能收集有限的数据。通过对穿戴者的身体进行3D扫描，可以通过以下方法收集核磁共振成像，CT通过扫描，甚至精心组合的智能手机图像，Gutruf和他的团队可以3D打印出定制的设备，包裹在身体的不同部位。想想一个几乎不引人注意的，轻便的，透气的，专门为你的二头肌，小腿或躯干设计的网袖。专门放置传感器的能力使研究人员能够测量生理参数，否则他们不能。

“举例来说，如果你想让某个温度持续接近核心体温，你就会把传感器放在腋窝。或者，如果你想测量运动中二头肌变形的方式，我们可以在设备中安装一个传感器来完成这一任务，”生物医学工程博士生、论文的第一作者塔克·斯图尔特(Tucker Stuart)说。“由于我们制造该设备并将其连接到身体上的方式，我们能够使用它来收集数据，而传统的手腕式可穿戴设备无法收集数据。”

因为这些生物共生装置是为佩戴者量身定制的，它们也是高度敏感的。Gutruf的团队测试了该设备在一个人跳跃、在跑步机上行走和使用划船机时监测温度和张力等参数的能力。在划船机测试中，受试者佩戴了多个设备，详细跟踪运动强度和肌肉变形的方式。这些设备足够精确，可以检测上一段楼梯引起的体温变化。

无线

古特鲁夫和他的团队并不是第一个将可穿戴设备用于跟踪健康和身体功能的人。然而，目前的可穿戴设备不具备持续跟踪指标的能力，也没有足够的精确度来做出有医学意义的结论。

研究人员使用的一些可穿戴设备是贴在皮肤上的补丁，但当皮肤正常脱落时，或者有时当受试者出汗时，它们就会脱落。即使是临床使用的高度精密的可穿戴设备，如心电监护仪，也面临着这些问题。此外，它们不是无线的，这严重限制了机动性。如果病人被拴在笨重的外部设备上，他们就无法进行正常的日常生活。

古特鲁夫的团队引进的这种生物共生装置不使用粘合剂，它从一个无线系统接收能量，范围可达数米。该设备还包括一个小型的能量存储单元，因此即使佩戴者走出系统的范围，包括出门，它也能工作。

“这些设备被设计成无需与佩戴者互动，”古特鲁夫说。“这就像安装设备一样简单。然后你就会忘记它，它就会发挥作用。”

这项研究发表在科学的进步．