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Electronic Tattoo — Athlete Hydration Monitor

FLEXIBLE ELECTRONICSLIQUID METALBIOSIGNALSPORTS SCIENCE 2022

58% 的马拉松运动员晕倒事件直接归因于体内水分失衡。在运动中,身体最需要被倾听,却恰恰最难被量化。项目的核心问题是:能否通过柔性电子与皮肤传感技术,让人体本身成为一种实时数据接口?

柔性生物传感器
贴附于皮肤表面的柔性电子纹身——模糊机器与人体的边界

Chapter 01被低估的水分危机

人体约 70% 由水组成,运动过程中最主要的失水方式来自出汗。对于高强度运动员而言,即便仅失去体重 1%—2% 的水分,也会导致肌肉收缩性能下降、体温调节紊乱及心血管负担加重。

然而,多数运动员至今仍在依靠主观口渴感、运动前后称重、尿液颜色观察等经验方法估算失水量。这些方式缺乏实时性,难以适应不同个体、环境与运动强度,极易导致脱水中暑或因过量补水引发低钠血症。

运动员训练监测
高强度运动中的实时生理数据捕获——身体本身成为数据接口

Chapter 02从"佩戴在身上"到"附着于皮肤"

传统可穿戴设备——运动手表、心率带——由于刚性形态的限制,在极端运动中易造成皮肤摩擦并产生位移伪影。项目引入"电子纹身"这一仿生皮肤形态,通过模糊机器与人体的边界,实现生理信息的自然流露与精准捕获。

未来的设备可能不再是"佩戴在身体上的物体",而是"附着于皮肤的一层系统"。

Chapter 03多维传感架构

设备采用集成化微型控制方案,以 ESP32 核心芯片为主控,支持低功耗蓝牙与 Wi-Fi 双模通讯,睡眠功耗极低。

光学传感器

集成式血氧与心率传感器,利用 PPG 光电容积脉搏波法解算脉搏波与血氧饱和度

电化学传感器

自研皮肤电导率传感器(GSR),实时监控皮肤表面由于排汗导致的微西门子级电导率阶跃变化

液态金属导线

EGaIn 共晶镓铟具有高导电性、可拉伸、可弯曲特性,在形变状态下保持导通

电源方案

3.7V 超轻量聚合物锂电池,重仅 1.4g,尺寸 3.6×10×15mm

柔性电路设计
液态金属导线与柔性电路——在形变状态下保持稳定导通

Chapter 04复合层压:刚柔并济

为使刚性元器件与人体柔软多变的关节、肌肉达到机械依从性,设计采用复合层压结构:

Cover 树脂保护上盖
Hardware 锂电池 + ESP32 电路板
Conductor 液态金属导线层(EGaIn 共晶镓铟)
Substrate 医用级硅胶贴纸柔性背板
Interface 皮肤表面
复合层压结构
五层复合层压结构——从树脂保护上盖到皮肤表面的刚柔并济

液态金属 EGaIn 相比传统铜线,更适合动态人体环境——在拉伸、弯曲、扭转等形变状态下依然保持稳定的导电通路。

Chapter 05全周期行为介入

设备精准定义了运动前、中、后三阶段的介入时机。运动前评估基础体液流失,定速补液。运动中为核心痛点区——电子纹身实时捕捉突发性的水-电解质紊乱状态。运动后依据精确数据,按体液减损量的 150% 实施定向矿物质与水分补充。

运动训练场景
全周期行为介入——运动前、中、后三阶段的精准水分管理

项目最大的挑战并非单纯的电子实现,而是如何在"电子系统"与"人体柔性环境"之间建立稳定关系。柔性电子设计不仅是"把电路做软",而是材料、生理、结构、数据、行为之间的系统协同。

项目类型:工业设计 / 柔性可穿戴产品设计 / 实验性交互设计