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未名·芯论坛 | 第七十四期成功举行

5月25日上午,由北京大学集成电路学院、集成电路高精尖创新中心、北京大学国家集成电路产教融合创新平台、集成电路科学与未来技术北京实验室、后摩尔时代微纳电子学科创新引智基地和北京大学校友会半导体分会联合主办的“未名·芯”论坛系列讲座第七十四期在微纳电子大厦103报告厅成功举办。本次论坛邀请到香港城市大学生物医学工程系教授、数码医学研究院副院长于欣格作题为“用于健康医疗与人机交互的皮肤集成电子”的精彩报告。论坛由北京大学集成电路学院助理教授胡鸿杰、未来技术学院助理教授韩梦迪主持。

于欣格教授首先从电子器件形态演进切入,指出柔性电子已从柔性显示延伸到机器人、健康医疗和人机交互等场景。面对“柔软人体—硬质电子”之间的力学与界面不匹配,他的课题组以软性生物集成电子为核心,通过材料、结构、器件和系统协同设计,使集成电子能够像皮肤一样贴附在人体或机器人表面,长期、舒适、稳定地采集高质量生理信号,并在虚拟现实、远程操控和智能机器人中实现自然反馈。

在健康医疗方向,于欣格教授重点讨论了院外连续监测和早期干预需求。他指出,心脑血管疾病等突发性疾病对血压、心电和血流动力学等指标的连续准确采集提出了更高要求,而传统可穿戴贴片常受出汗、皮肤刺激、运动伪影和线缆扰动影响。针对这一问题,团队提出三维液体二极管(3D liquid diode)策略,通过垂直和水平定向导汗结构将汗液从皮肤—电极界面排出,在不改变上层电子电路的情况下提升透汗性、舒适度和长期信号稳定性。

围绕临床级应用,于欣格教授还介绍了液态金属微电极、三维集成电子皮肤和柔性互连导线等进展。相关工作面向ICU监护、多导联心电和织物集成场景,着力解决柔软贴片在拉伸、弯曲、汗液环境和日常运动中仍能保持稳定电接触的问题;在连续血压监测方面,团队通过压电传感阵列、主动压力适配单元、信号处理模块和机器学习模型,实现薄、软、无线的动脉血压监测系统;在代谢健康方向,团队还展示了面向汗液尿酸等指标的长期可靠检测思路。

在人机交互方向,于欣格教授系统回顾了电子皮肤从“感知”走向“反馈”的研究进展。团队将无线触觉执行器、个性化电触觉反馈、温度与纹理再现等技术用于VR/AR和机器人远程控制,使操作者不仅能“看见”机器人抓取,还能感受到力度和接触状态;受弱电鱼主动电感知启发的非接触电子皮肤可实现三维空间目标定位,已在无人机避障和机械手目标追踪中展示应用潜力;进一步地,神经形态机器人电子皮肤和嗅觉、味觉等多模态反馈也被用于增强沉浸式虚拟体验。

在互动交流中,现场师生围绕触觉执行器的小型化与输出强度、液态金属互连的可靠性和高频响应以及柔性电子从实验室走向产业化的路径等内容踊跃提问。于欣格教授结合团队在材料制备、系统集成、临床合作和成果转化中的经验逐一回应,并鼓励同学们从真实场景出发寻找重要问题,使参与师生对皮肤集成电子在健康监测、人机交互和机器人感知中的前沿进展有了更加系统而直观的认识。

个人简介:

于欣格,香港城市大学生物医学工程系教授,香港青年科学院院士,香港工程院青年院士,香港城市大学数字医学院副院长,香港心脑血管健康工程研究中心副主任,国家青年科学基金A类(杰青)、香港 RGC Research Fellow、钟南山青年科技创新奖、《麻省理工科技评论》创新35人、斯坦福top 2%高被引学者、日内瓦国际发明展金奖等奖项获得者。研究方向为新型柔性生物电子在健康医疗以及智能感知中的应用。

担任《Science Advances》期刊副主编及多部期刊编委,在《Nature》、《Nature Materials》、《Nature Biomedical Engineering》、《Nature Machine Intelligence》《Nature Electronics》《Nature Communications》《Science Advances》等权威期刊发表论文200余篇,申请/授权发明专利50余项。