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科技前沿：印在織物上的可穿戴設備
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科技前沿：印在織物上的可穿戴設備
圖片來源：Pixabay
科學家發明了一種新的變色墨水，可能有助於檢測人體健康和環境變化。例如，當接觸到汗水時，衣服就能改變色調；當房間裏有一氧化碳時，掛毯能夠改變顏色。這種墨水可以印染到任何材質上，包括T恤或者帳篷。
來自美國塔夫茨大學絲綢實驗室（Silklab）的研究人員稱，他們新發明的絲質墨水可以對人身上或者周圍存在的化學物質作出反應，並進一步量化這些物質。菲奧倫佐·奧梅內托（Fiorenzo Omenetto，這項研究的通訊作者）是絲綢實驗室的一名生物醫學工程師。今年5月，他們在《先進材料》雜誌在線發表了這項技術。他表示，絲綢能夠“像‘繭’一樣保護生物材料”，這種特性意味著我們可以在墨水中添加必要的（可傳感及可變色的）化合物，而不用擔心它會失效。
圖片來源：Pixabay
研究人員改進了之前噴墨打印機所使用的技術。他們在墨水中添加了海藻酸鈉使墨水變稠，以便能夠適用於絲網印刷。確認成功後，他們又加入了各種活性物質。這種新墨水讓科學家“很容易地將大量活性元素印刷到大麵積的物體表麵，”奧梅內托說。
為了製造這種墨水，該研究團隊把生絲纖維分解為蛋白，並將其懸浮於水中。接下來，研究人員在其中加入各種活性分子，並分析當墨水暴露於不同的環境中時，最終產物會發生什麽樣的變化。當人們穿上用這種墨水印染的織物，酸堿指示劑能夠顯示皮膚健康或者脫水的信息。比如，乳酸氧化酶能夠反應穿戴者的疲勞程度。這些變化都是肉眼可見的。即便如此，研究人員還是裝配了一套影像分析設備，持續地監測顏色的變化，並為變化的數值建立了一個數據庫。
圖片來源：Pixabay
“對於T恤來說，穿戴者在運動後就能改變它的顏色。因為顏色的變化與穿戴者汗液的酸度分布有關，”奧梅內托說。他還表示，這種墨水還可以用來追蹤房間內的環境變化，或者對細菌做出反應，追蹤疾病的進展。
泰勒·雷（Tyler Ray，並未參與這項研究）是美國夏威夷大學馬諾阿分校的機械工程師，他表示，目前大多數的可穿戴監測器都是堅硬而笨重的，還需要連接電線。他認為，這種新的墨水技術“有潛力將可穿戴設備從消費者眼中娛樂性的新奇設備轉變為具有實用價值的設備。它可以變成可穿戴的、臨床級的生理測量工具，為醫生提供了重要信息。”但是，他也提出：“通過比色來測量的方法麵臨著一些挑戰，因為不同的環境條件會對準確性產生影響。比如光線，或者所用的攝像機。”在未來，進一步的研究需要解決這些問題。
撰文：吉利恩•克雷默（Jillian Kramer）
翻譯：郭曉
文章來源：環球科學
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科學家發明了一種新的變色墨水，可能有助於檢測人體健康和環境變化。例如，當接觸到汗水時，衣服就能改變色調；當房間裏有一氧化碳時，掛毯能夠改變顏色。這種墨水可以印染到任何材質上，包括T恤或者帳篷。
來自美國塔夫茨大學絲綢實驗室（Silklab）的研究人員稱，他們新發明的絲質墨水可以對人身上或者周圍存在的化學物質作出反應，並進一步量化這些物質。菲奧倫佐·奧梅內托（Fiorenzo Omenetto，這項研究的通訊作者）是絲綢實驗室的一名生物醫學工程師。今年5月，他們在《先進材料》雜誌在線發表了這項技術。他表示，絲綢能夠“像‘繭’一樣保護生物材料”，這種特性意味著我們可以在墨水中添加必要的（可傳感及可變色的）化合物，而不用擔心它會失效。
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研究人員改進了之前噴墨打印機所使用的技術。他們在墨水中添加了海藻酸鈉使墨水變稠，以便能夠適用於絲網印刷。確認成功後，他們又加入了各種活性物質。這種新墨水讓科學家“很容易地將大量活性元素印刷到大麵積的物體表麵，”奧梅內托說。
為了製造這種墨水，該研究團隊把生絲纖維分解為蛋白，並將其懸浮於水中。接下來，研究人員在其中加入各種活性分子，並分析當墨水暴露於不同的環境中時，最終產物會發生什麽樣的變化。當人們穿上用這種墨水印染的織物，酸堿指示劑能夠顯示皮膚健康或者脫水的信息。比如，乳酸氧化酶能夠反應穿戴者的疲勞程度。這些變化都是肉眼可見的。即便如此，研究人員還是裝配了一套影像分析設備，持續地監測顏色的變化，並為變化的數值建立了一個數據庫。
圖片來源：Pixabay
“對於T恤來說，穿戴者在運動後就能改變它的顏色。因為顏色的變化與穿戴者汗液的酸度分布有關，”奧梅內托說。他還表示，這種墨水還可以用來追蹤房間內的環境變化，或者對細菌做出反應，追蹤疾病的進展。
泰勒·雷（Tyler Ray，並未參與這項研究）是美國夏威夷大學馬諾阿分校的機械工程師，他表示，目前大多數的可穿戴監測器都是堅硬而笨重的，還需要連接電線。他認為，這種新的墨水技術“有潛力將可穿戴設備從消費者眼中娛樂性的新奇設備轉變為具有實用價值的設備。它可以變成可穿戴的、臨床級的生理測量工具，為醫生提供了重要信息。”但是，他也提出：“通過比色來測量的方法麵臨著一些挑戰，因為不同的環境條件會對準確性產生影響。比如光線，或者所用的攝像機。”在未來，進一步的研究需要解決這些問題。
撰文：吉利恩•克雷默（Jillian Kramer）
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