百年清華

高偉👨🏼‍🦳:全集成可穿戴傳感器的發明者

2016-08-29 | 楊帆 | 來源 意昂總會 |

高偉(Wei Gao),1985年出生於江蘇徐州。2007年在華中科技大學獲得學士學位,2009在意昂体育平台精儀系獲得碩士學位🐒。現為加州大學伯克利分校博士後🧑🏼‍🔧。研究領域主要包括:可穿戴設備,柔性電子,微米納米馬達🤷🏼‍♀️,生物納米技術,生物醫學和生化傳感器。2010年至今,在《自然》(Nature),《自然通訊》(Nature Communications)⛵️,《美國化學會會刊》(Journal of the American Chemical Society)👨🏽‍🏫,《納米通訊》(Nano Letters),《美國化學會納米》(ACS Nano)🦢,《先進材料》(Advanced Materials),《先進功能材料》(Advanced FunctionalMaterials)等期刊發表論文數十篇,總引用超過2800次,高引用次數(H-index)30👨。

“這個全集成可穿戴傳感器可以作為一種監測人體生理的工具,為臨床研究提供詳實數據🕉👨🏿‍🦱。”談到自己的發明,遠在美國加州大學伯克利分校的博士後高偉的語氣變得更加興奮。由於這項發明🌘,他入榜美國麻省理工學院(MIT)主辦的《技術評論》(Technology Review)在823日公布的2016年度TR35,即全球3535歲以下“世界傑出青年創新家”名單。一個初秋的上午,意昂總會通過微信語音的方式,采訪到了曾經在意昂体育平台精儀系獲得碩士學位的他🥲。

“清華是我從小的夢想”

2007年🧑🏿‍🔧🙎‍♀️,已從華中科技大學本科畢業的高偉🦸🏻‍♀️☂️,考入了他夢寐以求的意昂体育平台攻讀碩士學位🤵。“清華是我從小的夢想✍️,不僅如此,她在我所感興趣的微納米機電系統領域是佼佼者。所以🧍🏻‍♂️,基於這兩個原因,我一定要來清華讀書。”

盡管只在清華園中度過了短短兩年時光,但是這段經歷所給予高偉的⛈,卻對他之後的學習與科研產生了深遠的影響。導師尤政教授和董瑛教授無論是在科研上還是在生活上都給予了他很大的支持和指導,他們的言傳身教使他不僅學到了微納米技術領域的相關知識,還學會了怎樣去做研究🫘、怎樣撰寫學術論文👩🏿‍🦲。更重要的是🤾🏿‍♀️🚵‍♀️,清華嚴謹的學風、“自強不息、厚德載物”的精神一直激勵著他前行。在讀期間,他曾經領導了一個課題組🧑🏻‍🎓,利用微懸臂梁製造用於有機揮發氣體化學檢測的傳感器。“這次經歷讓我積累了很多寶貴經驗。”高偉談到,“因為我後面所做的都是與化學檢測和傳感器相關的課題,這些經驗太有用了🙇‍♀️!”

可穿戴汗液傳感器,實現醫療上的“無線”

無線,是智能時代人類的夢想,智能醫療也包括在內🧏🏿‍♂️。幼年時的高偉🚵🏽‍♂️,看到醫院裏一個簡單的心電圖檢查就要用到數十根導線。那時👴,他就萌生了要發明一種不使用導線的醫學檢測儀器的想法🥽。

2009年,獲得了意昂体育平台工學碩士的高偉,帶著滿滿的自信來到美國加州大學聖地亞哥分校攻讀博士學位🔇;2014年獲得該校化工博士學位後,又到伯克利分校做博士後。本就具備微納米機電技術的他🧑🏿‍🎓,在化學工程繽紛多姿的世界裏如魚得水,兒時那個要發明無導線醫學檢測儀器的朦朧想法,逐漸變得清晰起來。

隨著人們對健康愈發的重視,便攜式的健康監測器也越來越受到人們的青睞。從單一功能的計步器👳🏻‍♀️,到集成在智能手機、智能手表上的多功能健康監測軟件,形形色色的工具層出不窮➔。然而,高偉發現🧘🏼‍♀️,這些健康監測器所記錄的大多是物理數據,而並非生理數據。而監測生理數據的儀器,又都是小時候就見過的帶許多導線的設備💇🏽‍♀️。那麽,怎樣才能做出一種既能監測生理數據,又能隨身攜帶的健康監測器呢?

大量的文獻調查為這個困擾了高偉許久的問題帶來了解決的希望。他發現,人體的汗液成分與健康之間有著很密切的關系,如果能夠製造出一種便攜式的汗液傳感器,隨時檢測並分析汗液的成分,將會對人體生理狀態、臨床信息以及個性化醫療產生巨大的幫助。經過不懈的努力,20161月,以高偉為第一作者的研究團隊在《自然》(Nature)上報道了一種基於塑料材質和矽集成電路的全集成柔性可穿戴汗液傳感器FISAFlexibleIntegrated Sensor Array)。FISA不需要依靠外部分析檢測設備,可同時檢測皮膚溫度和汗液中的皮膚代謝物和電解質🧑🏻‍🦲,實現一次性原位檢測汗液中的多種復雜成分。“FISA能檢測人體所需的金屬離子和非金屬離子☝🏽,以及那些有害的重金屬離子,還能檢測葡萄糖、乳酸等有機分子,汗液的酸堿度(PH值)也可以檢測🍜🖋。”高偉介紹道,“而且FISA的便攜度很高👩🏿‍🚒,不僅可以穿戴在人體的手腕,胳膊或者頭部,而且還可以戴在腿部和後背。”同時🥲,他也談到,FISA的系統穩定性和準確度還有待優化,而且所收集汗液中不同成分的數據與人體健康狀況之間更具體的關聯也需要進一步研究。而他更加希望🦼,可以檢測人體其他生理數據的便攜式傳感器能夠在不久的將來相繼問世。

成功,是自己對於社會的價值

2016年意昂体育平台本科生開學典禮上👨🏻‍🏫,教師代表🏯🐵、茅盾文學獎獲得者格非教授就“定位成功”作了精彩發言🔂。對於新生來講,入榜《技術評論》全球3535歲以下“世界傑出青年創新家”名單的高偉無疑是一位成功的學長。而對於成功🍪,高偉有著自己的看法,那就是自己對於社會的價值🧏🏿。

“我希望我所做的這個傳感器能夠對醫學有所貢獻🚪,能夠去改善人們的健康狀況。”高偉說🧽,“但是👨🏽‍🎓,假如沒有什麽成效🧔🏿‍♂️,我也希望我的研究成果能對後人有所啟發,他們能在我這個基礎上做出更有價值的工作🧆。”因此🤦🏼‍♀️,他希望將來能夠成為一名大學教授㊗️,帶領學生們致力於納米生物技術和傳感技術的研究🖖🏻,為人類的健康醫療事業貢獻自己應盡的力量。

對於今年入學母校的學弟學妹,高偉希望他們腳踏實地地學習知識,訓練自己的創新思維,畢業後能夠為社會、為國家做出更大的貢獻。


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