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科學探索：在皮膚上繪製心髒功能檢測器
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科學探索：在皮膚上繪製心髒功能檢測器
心髒功能檢測器
一套模具和三支筆，這聽起來像是小時候我們用來繪畫的玩具。但科學家們卻用它們在皮膚上畫出了具備實際功能的心髒監護器。
這樣炫酷的技術，實際是從“可穿戴傳感器”演變而來。可穿戴傳感器是近幾年才發展起來的一項技術，能夠幫助醫生監測佩戴者的多項健康指標。但它卻不像普通的監測設備一樣笨重，而是小小一片，就像一個暫時性紋身。但這種組裝的傳感器非常昂貴，並且由於無法完全貼合皮膚輪廓，監測的數據很容易受佩戴者的動作影響。發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上的一項研究表示，一種新開發的畫在皮膚上的電子係統，可以解決可穿戴傳感器的這兩大問題。
圖片來源：Pixabay
由休斯頓大學（University of Houston）的生物醫學工程學家Faheem Ershad領導的研究小組將碎銀片在一種多聚體溶液中混合均勻，首次研發出了能導電並且與人體皮膚相容的墨水。然後研究人員把墨水裝到經改裝的圓珠筆裏，照著誌願者身上的模具畫出需要的電路。“這就像是幼兒園小朋友在學畫形狀一樣，非常簡單。”Ershad表示。等五分鍾後墨水風幹，一個能工作的傳感器就製作好了。最後把一個基礎的電引線粘在電路上，用來提供電源並傳輸數據到電腦。
僅用這個墨水，研究人員就可以測量皮膚含水量以及心髒和骨骼肌的電活動。由於墨水與皮膚完美貼合，所以佩戴者不用擔心運動會影響傳感器並降低數據質量。另外該墨水防汗、防摩擦，但你隻需要用濕毛巾和肥皂，就可以將它輕鬆去除。“它很穩定，並且可以很輕鬆地裝備在身體的任何部位。這個解決方案相當優美。”Dmitry Kireev表示。Kireev在德克薩斯州大學奧斯汀分校（University of Texas at Austin）研究可穿戴生物電子設備，並未參與到此項研究中。
圖片來源：Pixabay
Ershad的團隊還開發了更複雜的設備。他們用了另外兩種墨水：一種當做半導體，另一種作為電介質（一種絕緣體）。通過用兩種墨水分別畫不同的圖層，研究者們在一層皮膚狀的矽酮上畫出了溫度和應變傳感器。“該團隊已經在文章中展示了非常有吸引力的應用。”密蘇裏大學（University of Missouri）的生物醫學工程學家Zheng Yan表示。Zheng Yan並未參與到本項研究中，但Yan和他的同事曾用鉛筆和紙開發出了相似的技術。可惜的是，由於他們使用的是被動導體，因此無法向電路傳遞能量。Ershad表示，通過畫一些主動導體，例如可以充當開關和放大器的晶體管，他希望能創造出更複雜的傳感器，來檢測從汗液裏的化合物到大腦電活動等一係列健康指標。
Ershad及其團隊計劃通過畫出更高級的電路，打造出完全無線的傳感器。他們表示，這樣人們就可以用這些便宜的模具和筆，在家裏監測自己的健康狀況。
作者：Scott Hershberger
翻譯：洪藝瑞
審校：潘燕婷
引進來源：科學美國人
引進鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/new-pen-and-ink-method-draws-health-sensors-directly-on-skin
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