少量模具和三支笔听起来像是儿童美术项目的材料。但研究人员现在已经使用这些工具将功能性健康监测器直接绘制在人体皮肤上。
可穿戴传感器技术近年来取得了进步，从笨重的设备发展到可以像临时纹身一样贴在人们身上的柔性贴片，帮助医生检查各种健康指标。 然而，这些预制传感器可能很昂贵。 它们也往往不能完美地贴合皮肤轮廓，使其对佩戴者的运动敏感。 研究人员表示，一种新的皮肤绘制电子系统，在《自然通讯》杂志上有所描述，可以为这两个问题提供解决方案。
由休斯顿大学的生物医学工程师法希姆·厄沙德领导的团队首先开发了一种导电墨水，该墨水使用聚合物溶液中的银片，可安全地用于人体皮肤。 研究人员将墨水装入改装过的圆珠笔中，然后在志愿者身上放置一个由胶带和薄膜制成的模具，并在模具内描绘出所需的电路。 “这就像幼儿园小朋友学习如何画形状，”厄沙德说。“真的就这么简单。” 五分钟内，墨水干燥后就形成了一个可工作的传感器。 然后，研究人员用胶带粘上一个标准的电线引线，以提供电力并将数据传输到计算机。
支持科学新闻事业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。 通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续刊登关于塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事。
该团队仅使用这种类型的墨水，就测量了皮肤水分以及心脏和骨骼肌肉的电活动。 由于传感器与皮肤完美贴合，佩戴者可以四处走动而不会晃动传感器，从而降低数据质量。 墨水耐汗耐摩擦，但很容易用湿纸巾和肥皂去除。 “它很坚固，而且很容易应用于身体的任何部位，”德克萨斯大学奥斯汀分校研究可穿戴生物电子学的德米特里·基列夫说，他没有参与这项研究。“这是一个非常优雅的解决方案。”
对于更复杂的设备，厄沙德的团队使用了另外两种墨水：一种用作半导体，另一种用作电介质（一种绝缘体）。 研究人员使用每种墨水绘制不同的层，在类似皮肤的硅胶片上制作了温度和应变传感器。 “作者已经展示了许多非常有吸引力的应用，”密苏里大学的生物医学工程师郑岩说，他没有参与这项新研究。 严和他的同事们已经开发了使用铅笔和纸张的类似技术，但他们的方法仅限于无法向电路引入能量的被动导体。 厄沙德说，通过绘制有源电子元件（如可以充当开关或放大器的晶体管），他希望创造出更精密的传感器，以检测从汗液中的化合物到大脑电活动等各种健康指标。
研究人员计划最终通过整合更先进的基于墨水的电路，使他们的传感器真正实现无线化。 他们说，在那项成就之后，人们可以使用价格实惠的模具和笔套装在家中监测自己的健康状况。