「本文来源：中国数字科技馆」
JohnHo与他的无线医疗器械
JohnHo喜欢动手制作各种东西，是一名出色的工程师，也是新加坡国立大学（TheNationalUniversityofSingapore）的研究人员。他将物理学应用于设计具有优化功能的医疗设备。JohnHo说，通过利用以前未被利用的材料特性，他发明了一些突破传统的设备，可以让专业的医疗人员以相对简单的操作监测患者的身体。
他的发明包括可以追踪生理信息的衣服，比如检测人的姿势或体温，可以刺激神经治疗疾病的微型无线植入物，以及可以无线监测数千名患者的血氧水平。他希望这些设备有助于更快速有效地治疗和诊断疾病。Physics对JohnHo进行了采访，想了解他的设备是如何工作的，这些产品能够如何帮助医疗服务提供方，以及为什么我们可能很快就都会穿上支持Wi-Fi的T恤。
为确保访谈内容的简洁和清晰，所有采访都经过编辑。
是什么吸引了你去设计医疗设备？
传统上我们认为医学是一个医生用药物治疗疾病的领域。但如果我们可以制造出治疗和诊断疾病的设备呢？如果能制造这些设备然后进行无线操作，临床医生就可以远程发现问题并进行干预。医疗将不再局限于诊所，可以让更多的人接受治疗，医生可能会更及时地，更有前瞻性地发现问题，比如心脏病发作。
发明医疗设备的最大挑战是什么？
一个是电源效率的问题：设备的可用能量最终决定了它能做什么和不能做什么。有了更多能量，设备可以做更多的“事情”，比如进行更多计算、监控更多变量，甚至可能直接在体内进行小手术。研发节能且能长时间运行的设备是一个关键的挑战。
尺寸是另一个大问题。理想情况下，这些设备的尺寸应该小到医生可以直接将它们注射入体内。目前的设备则大得多，比如最常用的起搏器大约有我的手掌那么大，通常需要外科手术来安装到位。大尺寸限制了这些设备的使用位置和用途，例如你不能把手掌大小的设备放在脊髓中，而脊髓可能是你想要监控电信号的地方。
设备（图片来源：pixabay）
什么限制了医疗设备的大小？
如今，缩小医疗设备的瓶颈是天线或电池，通常这两种硬件尺寸都很大。解决电池问题的一种方法是使用无线能量传输，也就是我使用的方法。我开发的设备同时使用无线能量传输和无线通信。
无线能量传输是怎么工作的呢？
对于医用植入体，无线能量传输将能量从身体外部发送到身体内部的设备。植入装置上方皮肤上的发射器以射频场、声音或光的形式发射能量到植入装置上的接收器。接收器捕获能量并将其转换为电能。
JohnHo和他的同事们发明了一件可以让身上的多个传感器与智能手机相互交流的T恤。
为我们介绍一下你的无线T恤。
单个设备，比如手表，可以捕捉到在身体某一部位正在发生的事情。我们想找到使用多种设备来了解整个身体状态的方法。实现这一目标的核心挑战是设备互联，我们可以通过无线通信解决这个问题。
如果设备正确连接，使用无线信号可以使身体背面的设备与身体正面的设备通信。无线信号往往只是从其原点向空间传播。所以我们必须找到一种方法来限制信号，然后将它们引导到身体表面一个特定的点，这就是我们粘在T恤上的导电织物图案的用处。
该图案“捕获”了来自每个设备的无线信号，然后将它们移动到我们希望它们去的地方，你可以将这些图案视为信号的波导。
一件T恤可以连接哪些传感器？
很明显，心电图（ECG）传感器这种测量心脏电活动的传感器可以放置在T恤上。另一种可能是脉搏血氧仪（pulseoximeter），它用光来测量血液中的氧气量。医院中使用通过电线连接电池和监视器的设备来测量。我们试想一下不使用传统方法，将传感器用贴纸贴在身上。衣服可以为设备供电、收集数据，并通过电话将数据发送给医生。佩戴者可以完全不受电线约束地移动，且检测可以在任意的时间和地点完成。
翻译：李周琦珺
审校：王嘉钰
文章来源：physics