重大《Nature》子刊：穿上这种布料，就像私人护士24小时陪着你！

编辑推荐：这种柔性的人工智能硬件可以像普通的布料一样穿戴在人身上，却可以作为一个全天候的私人人工智能护士，进行24小时的日常健康监控或紧急援助，可用于日常保健、糖尿病监测、或低血糖、代谢性碱中毒等紧急情况，甚至COVID-19患者护理，有一天可能会促进类似布料计算机的研发成功。

印刷电路板(PCB)，是集成电子产品的基石，但世界正在转向寻找将集成电子电路与纺织品相结合的新方法，以制造柔韧、可穿戴的设备。

在此，来自重庆大学、美国麻省理工学院、中国科学院重庆绿色智能技术研究院等单位的研究者，报道了一种非印刷集成电路纺织品(NIT)作为PCB的替代，通过编织方法用于生物医学和医疗应用。相关论文以题为“A non-printed integrated-circuit textile for wireless theranostics”发表在Nature Communications上。更多精彩视频请抖音搜索"材料科学网"。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-021-25075-8

随着柔性电子技术的快速发展，利用人工智能(AI)辅助医疗的日常个人生理数据监测和分析，可以定义更健康、更智能的生活方式。例如，许多危及生命的疾病的异常症状可以从每天的出汗情况中获得，作为早期诊断的有效定量指标。然而，作为柔性电子的硬件基础，大多数集成电子(IC)系统都是以印刷电路板(PCB)为基础的，这些电路板必须像刚性的盒子或可弯曲的绷带一样，以装饰和贴片的方式附着在人体上。医疗电子产品与传统的二维结构PCB设备，即使可弯曲或可伸缩的，但仍然缺乏像人类自然穿着的衣服一样的柔软、可变形、透气、耐用和可洗涤的透气性和吸水性等舒适功能。因此，这些类型的设备是心理负担并阻碍长期使用，特别是在健康生活方式管理的使用。

在寻找一种更好的方法将电子设备与普通布料结合起来的过程中，人们取得了进展，甚至朝着面料电脑的终极梦想迈进，它可以作为一种贴身布料穿在身上，同时完成一套完整的功能，包括环境和生理感知、信息转导、数字和逻辑计算以及无线数据传输。近年来，纤维或织物形状的能量和传感装置受到了广泛的关注。然而，这些柔性器件的集成电路大多还是建立在刚性的PCB模块上。一个改变游戏规则的解决方案是开发一种可替代PCB的机织-纺织品，它不仅基于所有纤维形状的电子元件，而且在其机织图案中拥有一个完整的电路。

此文中，研究者提出了一种非印刷集成电路纺织品(NIT)，通过编织的方法，具有无线监测和逻辑计算能力，可用于连续的人身人工智能监测。所有的设备都是由纤维或交错节点构成，并编织成一个可变形的纺织集成电路。基于电化学门控原理，纤维编织型晶体管表现出卓越的弯曲或拉伸坚固性，并被编织成纺织逻辑计算模块，以区分不同的紧急情况。纤维型汗液传感器由应变和光传感器纤维编织而成，可同时监测人体健康和环境。基于详细的功耗分析，这种可光充电的能源纺织品编织电路纺织品是完全自供电的，能够无线生物医学监测和预警。NIT可以作为一名全天候的私人人工智能“护士”，用于日常保健、糖尿病监测、或低血糖、代谢性碱中毒等紧急情况，甚至COVID-19患者护理，这是未来潜在的人体人工智能硬件，也可能是纤维状计算机的先驱。

图1 非印刷集成电路纺织品的设计。

图2 逻辑操作模块的性能。

图3 传感器模块的性能。

图4 纺织型电源模块的性能。