少量模具和三支筆聽起來像是兒童美術專案的材料。但研究人員現在已經使用這些工具將功能性健康監測器直接繪製在人體皮膚上。
可穿戴感測器技術近年來取得了進步，從笨重的裝置發展到可以像臨時紋身一樣貼在人們身上的柔性貼片，幫助醫生檢查各種健康指標。 然而，這些預製感測器可能很昂貴。 它們也往往不能完美地貼合皮膚輪廓，使其對佩戴者的運動敏感。 研究人員表示，一種新的皮膚繪製電子系統，在《自然通訊》雜誌上有所描述，可以為這兩個問題提供解決方案。
由休斯頓大學的生物醫學工程師法希姆·厄沙德領導的團隊首先開發了一種導電墨水，該墨水使用聚合物溶液中的銀片，可安全地用於人體皮膚。 研究人員將墨水裝入改裝過的圓珠筆中，然後在志願者身上放置一個由膠帶和薄膜製成的模具，並在模具內描繪出所需的電路。 “這就像幼兒園小朋友學習如何畫形狀，”厄沙德說。“真的就這麼簡單。” 五分鐘內，墨水乾燥後就形成了一個可工作的感測器。 然後，研究人員用膠帶粘上一個標準的電線引線，以提供電力並將資料傳輸到計算機。
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該團隊僅使用這種型別的墨水，就測量了皮膚水分以及心臟和骨骼肌肉的電活動。 由於感測器與皮膚完美貼合，佩戴者可以四處走動而不會晃動感測器，從而降低資料質量。 墨水耐汗耐摩擦，但很容易用溼紙巾和肥皂去除。 “它很堅固，而且很容易應用於身體的任何部位，”德克薩斯大學奧斯汀分校研究可穿戴生物電子學的德米特里·基列夫說，他沒有參與這項研究。“這是一個非常優雅的解決方案。”
對於更復雜的裝置，厄沙德的團隊使用了另外兩種墨水：一種用作半導體，另一種用作電介質（一種絕緣體）。 研究人員使用每種墨水繪製不同的層，在類似皮膚的矽膠片上製作了溫度和應變感測器。 “作者已經展示了許多非常有吸引力的應用，”密蘇里大學的生物醫學工程師鄭巖說，他沒有參與這項新研究。 嚴和他的同事們已經開發了使用鉛筆和紙張的類似技術，但他們的方法僅限於無法向電路引入能量的被動導體。 厄沙德說，透過繪製有源電子元件（如可以充當開關或放大器的電晶體），他希望創造出更精密的感測器，以檢測從汗液中的化合物到大腦電活動等各種健康指標。
研究人員計劃最終透過整合更先進的基於墨水的電路，使他們的感測器真正實現無線化。 他們說，在那項成就之後，人們可以使用價格實惠的模具和筆套裝在家中監測自己的健康狀況。