編譯／韋士塔

無線傳輸技術的進步，讓穿戴式傳測器的應用範圍日益擴大，包括健康數據偵測。這類裝置能即時監控使用者的血糖濃度、血壓、心跳頻率及活動，透過感測器把相關訊息傳送到智慧手機，進行精準分析。

不過，目前多數無線感測器需借助嵌入式的藍牙晶片進行訊息傳輸，這些晶片使用微型電池供電；然而，對次世代的感測器來說，這些傳統晶片及電源可能過於笨重，新一代的傳測器正往更小、更薄、更靈活的形式發展。

麻省理工學院（MIT）的工程師已設計一款新型的穿戴式感測器，不需搭載晶片或電池就能進行無線通信，開創無晶片感測器的先河。

據研究團隊發表於的《科學》（Science）期刊的報告，這種感測器的設計有如電子皮膚（e-skin），外觀類似電子透明膠帶，是一種能貼合皮膚的柔性半導體薄膜。感測器的核心是超薄、高品質的氮化鎵（gallium nitride）薄膜，厚度僅250奈米；這種材料以其壓電（piezoelectric）特性聞名，能依據機械承受的壓力產生電子信號，也能透過電磁脈衝產生機械振動。研究人員發現，利用氮化鎵的雙向壓電特性，能讓這種材料同時用於感測及無線通信。

研究團隊的機械工程及材料科學工程副教授、電子研究實驗室首席研究員金智恆（Jeehwan Kim，音譯），曾開發一種稱為遠程外延（remote epitaxy）的技術，能在包覆石墨烯的晶片，快速剝離超薄、高品質的半導體，並以這項技術研發多種柔性、多功能的電子薄膜。

如今，研究團隊再次以這項技術剝離了氮化鎵的超薄單晶薄膜，這種薄膜是一種敏感度極高的壓電材料，能根據使用者的心跳及汗液中的鹽分產生振動，產生電子信號並傳送至特定範圍內的接收器。如此一來，相關訊息便能無線傳輸，無需晶片或電池。

金智恆表示：「晶片需消耗大量電力，但我們的設備能大幅縮小健康監控裝置的體積，且不須使用耗電的晶片。使用者能把我們的裝置貼在身上，就像貼上OK蹦，並與手機配對，監測脈搏、汗水與其他生物信號。」

研究人員指出，脈搏、汗液中的化學物質，或是皮膚受紫外線照射產生任何變化，都會讓氮化鎵薄膜產生振動；此時，壓電材料會把振動轉換為電子信號，由無線接收器加以記錄。

研究團隊已進行人體測試，在受試者的手腕、脖子等部位貼上電子皮膚，成功讀取心頻、出汗的變化，並使用放在附近的無線設備接收相關訊息，完全不需與感測器接觸；金智恆表示，這是邁向無晶片無線感測器的重要一步，若能把目前的設備與薄膜搭配，將可監測各項重要的生物信號。

研究人員指出，氮化鎵薄膜未來可望應用於各種生物信號的檢測，電子皮膚將成為多功能的無線健康監控平台。