“神笔马良”现身？皮肤上画个电路图就能监测健康

克日，美国休斯敦大学的余存江（Cunjiang Yu）传讲课题组研发了一种新型的生物医学电路——超保形皮肤电子装备（Dos），这种电路的成果相同于我们泛泛行使的可穿着装备，可以监测人的身材状况。但与手环型，乃至贴片型可穿着器件差异的是，这种电路是直接用圆珠笔“写”在人的皮肤上的。

这项研究以《超保形皮肤电子装备，用于多成果行为无伪像感测和即时照顾护士（Ultra-conformal drawn-on-skin electronics for multifunctional motion artifact-free sensing and point-of-care treatment）》为题颁发在了《天然通信（Nature Communications）》杂志上。

▲余存江传讲课题组在《天然通信》上颁发的论文

现在越来越多的人熟悉到通过可穿着装备，从人体皮肤中精确提取心理和物理信号对付康健监测、疾病提防和治疗至关重要。

然而当前打着“行为必备”旗帜的可穿着电子装备，每每只能在人体处于静态的前提下保持优质信号，而当人体处于强烈行为时，这些装备收罗到的信号很轻易受到极大滋扰，也就是医学上说的行为伪影征象。

纵然计步器将走路4000步记录成4200步“题目不大”，但其他有体谅脏成果、温度等的康健检测数据记录禁绝也许会导致大题目。

行为伪影极大阻碍了可穿着电子装备在一般糊口和医疗中的应用，怎样减轻乃至是消除行为伪影是可穿着电子规模的一大挑衅，科学家们也一向没有遏制对消除行为伪影的全力，此前在2015年也有论文暗示可以通过滤波器来消除行为伪影。

而余存江传讲课题组新研发的“皮肤上绘制的电子产物”不只可以在用于检测肌肉信号、心率、温度和皮肤水分等心理电信号的时辰，不受行为伪影的影响，还可以用于促进恣不测形皮肤伤口的愈合。

▲余存江传授 图源：余存江在浙大讲座时的海报图片

这种画在皮肤上的电路的制备乃至不必要任何伟大的仪器，只用一根圆珠笔灌上各类电子墨水，再辅以电路模板就可以在皮肤上直接写出各类电路。

整体来看，这种电路今朝仍旧饰演的是传感器的脚色，通过差异的电路外形以获取差异方面的人类康健。在论文中，也并没有明晰提出这一电路的供电方法，以及传输处理赏罚途径，由此看来想要将这一电路产物化还必要很长的路要走。但尽量云云，这种画在皮肤上的电路情势照旧为柔性可穿着规模提供了一种新的思绪。

那么这种新颖的“贴皮”式电子产物是怎样画上去的？用电子墨水画上电路图就真的可以更换可穿着器件吗？它是否能顺应人类皮肤超强的延展性？电路怎么能辅佐伤口愈合呢？

让我们带着这些疑问，一路来看看休斯顿“大佬”们新研发出的可穿着神器。

一、难画好卸的电路质料：电子墨水

Dos电路的“魂灵”非它的电子墨水莫属了，这些差异原料的电子墨水别离会被用作导体、半导体和电介质。将电子墨水直接写在皮肤上，可以让液态墨水完全契合皮肤的纹理，从而使电路越发细密、平稳，且不受行为影响能时时贴合在人体皮肤上。

那么这种能画出可充当穿着器件监测人体状况电路图的墨水到底是由什么制成的？

论文中写道，研究职员会通过Ag（银）和PEDOT：PSS溶液（一种导电率很高的高分子聚合物水溶液）殽杂来制备导电油墨，通过3：7体积殽杂的C10H12（四氢萘）和C6H10O（环己酮）来制备P3HT-NF半导体油墨，通过PVDF-HFP（聚偏氟乙烯-六氟丙烯），[EMIM] [TFSI]（1乙基3甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐）和C3H6O（丙酮）以1：4：7的重量比殽杂制备离子凝胶电介质油墨。

今朝Dos已经在皮肤复成品长举办过整体操纵。起首用聚酰亚胺薄膜和透明胶制造出电极所需外形的镂空模板，然后行使笔尖直径为1mm的改善圆珠笔将导电油墨在模板皮肤上绘制出源电极(起集电浸染的电极)和泄电极（起发射浸染的电极），在室温下干燥3~5分钟。

因为笔尖被制成了弯月面，以是笔尖不必要打仗皮肤就可以将墨水绘制上去，笔的行为会在弯月面上发生剪切力，从而使墨水扩散到整个皮肤外貌。

在墨水干燥并去除模板后，将另一个模板安排在复制皮肤上，以用半导体油墨添补，同样干燥5分钟。最后再行使响应的模板把电介质油墨添补在晶体管的源电极和泄电极之间的沟道上。

▲Dos电路制备流程

就像扮装一样，Dos难画却好卸，行使湿纸巾和通例的洗手液就可以直接擦掉皮肤上的Dos电子装备，因此人们大可不必有这个“纹身”一样的电路欠好去除的忧虑。

二、强硬“电子纹身贴”：拉扯皮肤出汗都不掉

Dos各方面机能优于平凡的贴片式可穿着器件的结论并不是空口无凭。

休斯顿大学的研究职员对皮肤拉扯、人体出汗等外部前提对Dos上传感器的影响都做了测试，功效表白Dos在各类正常的行使环境下的机能照旧很“抗打”的。

1.皮肤测试

研究职员起首将电路图上涵盖的包罗晶体管、应力传感器、电心理传感器、温度传感器以及皮肤水分传感器等器件在皮肤被拉扯的前提下举办了测试。功效表现Dos集成体系在举办拉伸和压缩后没有任何物理破坏陈迹。

▲拉扯扭曲戳动无破坏

（编辑：河北网）

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