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。
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。
图5 无线数据发送和紧急警报原型的功能验证。
综上所述，研究者提出了一种具有无线监测和逻辑计算能力的非印刷集成电路纺织。在编织过程中，所有设备组件都沿着聚合物线或交叉节点进行组装和集成。研究者制作出了具有一个独立的纺织品原型，且没有任何外部电源或数据电缆连接。它具有多路传感、信号放大、逻辑计算和无线数据传输的能力。
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