高偉：全集成可穿戴傳感器的發(fā)明者

通訊員 楊 帆

清華校友、可穿戴傳感器研究者高偉。

 高偉（Wei Gao），1985年出生于江蘇徐州，加州大學(xué)伯克利分校博士后。2007年在華中科技大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，2009在清華大學(xué)精儀系獲得碩士學(xué)位。研究領(lǐng)域主要包括：可穿戴設(shè)備，柔性電子，微米納米馬達(dá)，生物納米技術(shù)，生物醫(yī)學(xué)和生化傳感器。2010年至今，在《自然》（Nature），《自然通訊》（Nature Communications），《美國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)刊》（Journal of the American Chemical Society），《納米通訊》（Nano Letters），《美國(guó)化學(xué)會(huì) 納米》（ACS Nano），《先進(jìn)材料》（Advanced Materials），《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）等期刊發(fā)表論文數(shù)十篇，總引用超過(guò)2800次，高引用次數(shù)（H-index）30。 

“這個(gè)全集成可穿戴傳感器可以作為一種監(jiān)測(cè)人體生理的工具，為臨床研究提供詳實(shí)數(shù)據(jù)。”談到自己的發(fā)明，遠(yuǎn)在美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的博士后高偉的語(yǔ)氣變得興奮起來(lái)。由于這項(xiàng)發(fā)明，他入榜了美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）主辦的《技術(shù)評(píng)論》（Technology Review）在8月23日公布的2016年度TR35，即全球35名35歲以下“世界杰出青年創(chuàng)新家”名單。一個(gè)初秋的上午，校友總會(huì)通過(guò)微信語(yǔ)音的方式，采訪到了曾經(jīng)在清華大學(xué)精儀系獲得碩士學(xué)位的他。

“清華是我從小的夢(mèng)想”

2007年，已從華中科技大學(xué)本科畢業(yè)的高偉，考入了他夢(mèng)寐以求的清華大學(xué)攻讀碩士學(xué)位。“清華是我從小的夢(mèng)想，不僅如此，她在我所感興趣的微納米機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域也是佼佼者。基于這兩個(gè)原因，我一定要來(lái)清華讀書(shū)。”

盡管只在清華園中度過(guò)了短短兩年時(shí)光，但是這段經(jīng)歷卻對(duì)他之后的學(xué)習(xí)與科研產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。導(dǎo)師尤政教授和董瑛教授無(wú)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(dǎo)，他們的言傳身教使他不僅學(xué)到了微納米技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，還學(xué)會(huì)了怎樣去做研究、怎樣撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文。更重要的是，清華嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、“自強(qiáng)不息、厚德載物”的精神一直激勵(lì)著他前行。在讀期間，他曾經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)課題組，利用微懸臂梁制造用于有機(jī)揮發(fā)氣體化學(xué)檢測(cè)的傳感器。“這次經(jīng)歷讓我積累了很多寶貴經(jīng)驗(yàn)。”高偉談到，“因?yàn)槲液竺嫠龅亩际桥c化學(xué)檢測(cè)和傳感器相關(guān)的課題，這些經(jīng)驗(yàn)太有用了！”

可穿戴汗液傳感器，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療上的“無(wú)線”

無(wú)線，是智能時(shí)代人類(lèi)的夢(mèng)想，智能醫(yī)療也包括在內(nèi)。幼年時(shí)的高偉，看到醫(yī)院里一個(gè)簡(jiǎn)單的心電圖檢查就要用到數(shù)十根導(dǎo)線。那時(shí)，他就萌生了要發(fā)明一種不使用導(dǎo)線的醫(yī)學(xué)檢測(cè)儀器的想法。

2009年，獲得了清華大學(xué)工學(xué)碩士的高偉，帶著滿滿的自信來(lái)到美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校攻讀博士學(xué)位；2014年獲得該校化工博士學(xué)位后，又到伯克利分校做博士后。本就具備微納米機(jī)電技術(shù)的他，在化學(xué)工程這個(gè)繽紛多姿的世界里如魚(yú)得水，兒時(shí)那個(gè)要發(fā)明無(wú)導(dǎo)線醫(yī)學(xué)檢測(cè)儀器的朦朧想法，逐漸變得清晰起來(lái)。

隨著人們對(duì)健康愈發(fā)的重視，便攜式的健康監(jiān)測(cè)器也越來(lái)越受到人們的青睞。從單一功能的計(jì)步器，到集成在智能手機(jī)、智能手表上的多功能健康監(jiān)測(cè)軟件，形形色色的工具層出不窮。然而，高偉發(fā)現(xiàn)，這些健康監(jiān)測(cè)器所記錄的大多是物理數(shù)據(jù)，而并非生理數(shù)據(jù)。而監(jiān)測(cè)生理數(shù)據(jù)的儀器，又都是小時(shí)候就見(jiàn)過(guò)的帶許多導(dǎo)線的設(shè)備。那么，怎樣才能做出一種既能監(jiān)測(cè)生理數(shù)據(jù)，又能隨身攜帶的健康監(jiān)測(cè)器呢？

大量的文獻(xiàn)調(diào)查為這個(gè)困擾了高偉許久的問(wèn)題帶來(lái)了解決的希望。他發(fā)現(xiàn)，人體的汗液成分與健康之間有著很密切的關(guān)系，如果能夠制造出一種便攜式的汗液傳感器，隨時(shí)檢測(cè)并分析汗液的成分，將會(huì)對(duì)人體生理狀態(tài)、臨床信息以及個(gè)性化醫(yī)療產(chǎn)生巨大的幫助。經(jīng)過(guò)不懈的努力，2016年1月，以高偉為第一作者的研究團(tuán)隊(duì)在《自然》（Nature）上報(bào)道了一種基于塑料材質(zhì)和硅集成電路的全集成柔性可穿戴汗液傳感器FISA（Flexible Integrated Sensor Array）。FISA不需要依靠外部分析檢測(cè)設(shè)備，可同時(shí)檢測(cè)皮膚溫度和汗液中的皮膚代謝物和電解質(zhì)，實(shí)現(xiàn)一次性原位檢測(cè)汗液中的多種復(fù)雜成分。“FISA能檢測(cè)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(cè)葡萄糖、乳酸等有機(jī)分子，汗液的酸堿度（PH值）也可以檢測(cè)。”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后背。”同時(shí)，他也談到，F(xiàn)ISA的系統(tǒng)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度還有待優(yōu)化，而且所收集汗液中不同成分的數(shù)據(jù)與人體健康狀況之間更具體的關(guān)聯(lián)也需要進(jìn)一步研究。而他更加希望，可以檢測(cè)人體其他生理數(shù)據(jù)的便攜式傳感器能夠在不久的將來(lái)相繼問(wèn)世。

可穿戴的汗液傳感器。

成功，是自己對(duì)于社會(huì)的價(jià)值

2016年清華大學(xué)本科生開(kāi)學(xué)典禮上，教師代表、茅盾文學(xué)獎(jiǎng)獲得者格非教授就“定位成功”作了精彩發(fā)言。對(duì)于新生來(lái)講，入榜《技術(shù)評(píng)論》全球35名35歲以下“世界杰出青年創(chuàng)新家”名單的高偉無(wú)疑是一位成功的學(xué)長(zhǎng)。而對(duì)于成功，高偉有著自己的看法，那就是自己對(duì)于社會(huì)的價(jià)值。

“我希望我所做的這個(gè)傳感器能夠?qū)︶t(yī)學(xué)有所貢獻(xiàn)，能夠去改善人們的健康狀況。”高偉說(shuō)，“但是，假如沒(méi)有什么成效，我也希望我的研究成果能對(duì)后人有所啟發(fā)，他們能在我這個(gè)基礎(chǔ)上做出更有價(jià)值的工作。”因此，他希望將來(lái)能夠成為一名大學(xué)教授，帶領(lǐng)學(xué)生們致力于納米生物技術(shù)和傳感技術(shù)的研究，為人類(lèi)的健康醫(yī)療事業(yè)貢獻(xiàn)自己應(yīng)盡的力量。

對(duì)于今年入學(xué)母校的學(xué)弟學(xué)妹，高偉希望他們腳踏實(shí)地地學(xué)習(xí)知識(shí)，訓(xùn)練自己的創(chuàng)新思維，畢業(yè)后能夠?yàn)樯鐣?huì)、為國(guó)家做出更大貢獻(xiàn)。

（清華新聞網(wǎng)8月29日電）

供稿：校友總會(huì) 編輯：徐靜 李華山