http://www.physorg.com/news/2011-08-smart-skin-electronics-temporary-tattoo.html
August 11, 2011
工程師已開發出一種裝置平台，那結合了感應、醫療診斷、通訊與人機械面等電子元件，全都在一塊超薄的、皮膚般的貼片（patch）上。貼片直接與皮膚黏合（mounts），像暫時性紋身（temporary tattoo）那樣簡單、有彈性且舒適。
由研究者 John A. Rogers -- Illinois 大學的 Lee J. Flory-Founder 工程教授 -- 所領導 研究者們在 8/12 當期的 Science 雜誌上，描述他們新奇的皮膚黏合式（skin-mounted）電子裝置。
電路隨著皮膚的力學特性彎曲、皺摺與延展。研究者在一層薄薄的、橡膠的基質上黏合各種電子元件的陣列（包括感應器、LEDs、電晶體、射頻電容器、無線電天線以及導電線圈並以太陽能電池供電），藉此證明他們的概念。
"我們將手邊每樣東西都扔到平台上，然後在這些東西上頭加上幾個新點子，以證明我們能使它運作，" Rogers 說，材料科學與工程、化學、機械科學與工程、生物工程以及電機與電腦工程教授，他亦受聘於 Beckman Institute for Advanced Science and Technology 並在 Illinois 大學主持 Frederick Seitz Materials 材料研究室。
這些貼片最初是黏在薄薄的一張水溶性塑膠上，然後沾水平壓在皮膚上 -- 就好像加上一張暫時性紋身一樣。此外，電子元件能直接應用到暫時性紋身本身，為電子裝置提供掩蔽。
"我們認為這在可穿戴式電子裝置中會是一種重要的概念性進展，使穿戴者幾無所覺，" U. of I. 電機與電腦工程教授 Todd Coleman 表示，他共同領導這個多學科團隊。"這項技術能使你以一種非常自然、舒服的方式，連接到物理與網路世界（cyberworld）。"
皮膚黏合電子裝置具有許多生醫應用，包括用來監控神經及肌肉活動的 EEG 與 EMG 感應器。
類皮膚電路（skin-like circuits）的主要優勢之一是，它們不需要導電膠、膠帶、皮膚穿刺針或一堆導線，那些對使用者而言很不舒服，而且限制了耦合有效性。類皮膚電路更加舒適且比起傳統電極較不累贅，同時給予穿戴者完整的運動自由。
"若我們想要在自然的環境中理解腦部功能，那麼與實驗室中的 EEG 研究就完全不相容了，" Coleman 現在是 UCSD 教授。"辦到這件事的最佳方式是在自然的設置（使用者看不見裝置）中記錄神經訊號。"
在正常活動期間於自然的環境中監測，對於睡眠期間的健康與意志、認知狀態或行為模式的持續監測格外有利。
除了收集資料外，皮膚黏合式電子裝置也能夠提供穿戴者額外的能力。例如，罹患肌肉或神經失調的病患，例如 ALS，能利用它們來通訊或成為與電腦的界面。研究者發現，把它應用到喉嚨的皮膚上，感應器能分辨簡單說話的肌肉動作。研究者甚至使用這種電子貼片來控制電玩，證明其在人機界面的潛力。
Rogers 的小組因其創新的可伸縮彈性裝置而聞名，不過要創造出能舒服地與皮膚一同扭曲的裝置需要新的製造典範。
"我們先前的可伸縮電子裝置無法與皮膚的機械生理學（mechanophysiology）完美相符，" Rogers 說。"尤其，相較之下皮膚特別軟，而且其表面會很粗糙，具有明顯的微觀紋理。這些特徵需要不同種類的方法與設計原理。"
Rogers 與西北大學工程教授 Yonggang Huang 及其小組合作，來對付困難的機械與材料問題。該團隊開發出一種裝置幾何學（device geometry），他們稱為絲狀蜿蜒（filamentary serpentine，譯註：serpentine 亦稱蛇紋石），在其中，各種裝置的電路以細小、彎彎曲曲（squiggled）的導線製造。當黏合到輕薄、柔軟的橡膠薄片上時，這種波浪狀的、蛇一般的形狀讓它們能夠彎曲、扭轉、揉皺（scrunch）與延展，同時維持其功能性。
"電子學與生物學的逐漸模糊在此真的是關鍵，" Huang 說。"所有已確立的電子學形態都是硬的、死板的。生物學則是軟的、有彈性的。那是二種不同的世界。這是一種真正整合它們的方法。"
研究者所用的技術是以半導體產業所用的技術進行簡單改造，故貼片能輕易縮放與製造。裝置公司 mc10，那由 Rogers 共同創辦，正在研究將此技術的某些版本商業化。
接下來，研究者將整合黏合在此平台上的各種裝置，使它們如同一套系統般運作，而非個別運作的裝置，並添加 wi-fi 的能力。
"願景是將這些概念用於具自給自足的、整合功能的系統中，也許最終是以一種療癒的風格運作，與身體本身達成某種協調的情況下，具有基於整合式感應器的密切回饋控制，" Rogers 說。
※ 相關報導：
＊ Epidermal Electronics （表皮電子學）
http://www.sciencemag.org/content/333/6044/838.abstract
Dae-Hyeong Kim, Nanshu Lu, Rui Ma, Yun-Soung Kim,
Rak-Hwan Kim, Shuodao Wang, Jian Wu, Sang Min Won, Hu Tao,
Ahmad Islam, Ki Jun Yu, Tae-il Kim, Raeed Chowdhury,
Ming Ying, Lizhi Xu, Ming Li, Hyun-Joong Chung, Hohyun Keum,
Martin McCormick, Ping Liu, Yong-Wei Zhang,
Fiorenzo G. Omenetto, Yonggang Huang, Todd Coleman,
John A. Rogers
Science 12 August 2011: Vol. 333 no. 6044 pp. 838-843
doi: 10.1126/science.1206157
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