休斯顿大学: 在皮肤上绘制心脏功能检测器
一套模具和三支笔，这听起来像是小时候我们用来绘画的玩具。但科学家们却用它们在皮肤上画出了具备实际功能的心脏监护器。
这样炫酷的技术，实际是从“可穿戴传感器”演变而来。可穿戴传感器是近几年才发展起来的一项技术，能够帮助医生监测佩戴者的多项健康指标。但它却不像普通的监测设备一样笨重，而是小小一片，就像一个暂时性纹身。但这种组装的传感器非常昂贵，并且由于无法完全贴合皮肤轮廓，监测的数据很容易受佩戴者的动作影响。发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上的一项研究表示，一种新开发的画在皮肤上的电子系统，可以解决可穿戴传感器的这两大问题。
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由休斯顿大学（University of Houston）的生物医学工程学家Faheem Ershad领导的研究小组将碎银片在一种多聚体溶液中混合均匀，首次研发出了能导电并且与人体皮肤相容的墨水。然后研究人员把墨水装到经改装的圆珠笔里，照着志愿者身上的模具画出需要的电路。“这就像是幼儿园小朋友在学画形状一样，非常简单。”Ershad表示。等五分钟后墨水风干，一个能工作的传感器就制作好了。最后把一个基础的电引线粘在电路上，用来提供电源并传输数据到电脑。
仅用这个墨水，研究人员就可以测量皮肤含水量以及心脏和骨骼肌的电活动。由于墨水与皮肤完美贴合，所以佩戴者不用担心运动会影响传感器并降低数据质量。另外该墨水防汗、防摩擦，但你只需要用湿毛巾和肥皂，就可以将它轻松去除。“它很稳定，并且可以很轻松地装备在身体的任何部位。这个解决方案相当优美。”Dmitry Kireev表示。Kireev在德克萨斯州大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）研究可穿戴生物电子设备，并未参与到此项研究中。
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Ershad的团队还开发了更复杂的设备。他们用了另外两种墨水：一种当做半导体，另一种作为电介质（一种绝缘体）。通过用两种墨水分别画不同的图层，研究者们在一层皮肤状的硅酮上画出了温度和应变传感器。“该团队已经在文章中展示了非常有吸引力的应用。”密苏里大学（University of Missouri）的生物医学工程学家Zheng Yan表示。Zheng Yan并未参与到本项研究中，但Yan和他的同事曾用铅笔和纸开发出了相似的技术。可惜的是，由于他们使用的是被动导体，因此无法向电路传递能量。Ershad表示，通过画一些主动导体，例如可以充当开关和放大器的晶体管，他希望能创造出更复杂的传感器，来检测从汗液里的化合物到大脑电活动等一系列健康指标。
Ershad及其团队计划通过画出更高级的电路，打造出完全无线的传感器。他们表示，这样人们就可以用这些便宜的模具和笔，在家里监测自己的健康状况。
作者：Scott Hershberger
翻译：洪艺瑞
审校：潘燕婷
引进来源：科学美国人
引进链接：https://www.scientificamerican.com/article/new-pen-and-ink-method-draws-health-sensors-directly-on-skin
本文来源：环球科学
