北京
“大多數商用電極都是在實驗室或工廠預制，然后貼在皮膚上，這意味著皮膚和電極之間存在一個空氣間隙，反而會破壞傳感性能?！辟e夕法尼亞州立大學博士生張婉清這樣解釋。她和團隊想出的解題思路，是用一種可以直接畫在皮膚上的導電墨水，干透后就變成功能正常的電極。
本周發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上的一項研究，展示了這些可以像面部彩繪一樣涂抹的彩色可穿戴傳感器。研究團隊已經為這項技術提交了臨時專利申請。這些傳感器不僅能呈現老虎、鯊魚、彩虹等圖案，還能讀取腦電波、驅動假肢，甚至更早地預警心臟病發作。
所有可穿戴健康監測設備，都依賴附著在身體上的電極來工作。電極通過記錄身體產生的不同電信號，解析心臟、肌肉或大腦的健康與活動狀態。腦部信號被加工成反映神經元活動的腦電圖，心臟活動轉化為心電圖，讓醫生能在運動時測量心率并獲取心臟電活動的詳細視圖，以發現潛在問題。肌肉活動則被處理為肌電圖，用來追蹤肌肉收縮。
目前電極設計普遍采用硬質的金屬基材料。這類材料雖然穩定，但貼在皮膚上時，患者一活動就容易松動。許多實驗性設計改用一種名為水凝膠的柔軟材料，它能吸水膨脹，更好地貼合身體運動，但會隨時間脫水。電極一旦脫水，附著力和拉伸性也隨之喪失。
張婉清指出，電極脫落并不是影響讀數精度的唯一因素，涂抹動作本身就可能改變傳感器的性能。特別是在多毛或出汗的皮膚上，許多市售傳感器很難準確記錄體內信號。而他們開發的彩色墨水，濕的時候像膠水一樣，涂在皮膚上不到10分鐘就能干燥，用普通吹風機還能加速這一過程。
另一位合著者拉里·鄭（Larry Cheng）把這種墨水的使用感比作面部彩繪。據他描述，墨水剛涂上時接近透明，干透后就成了導電電極。為了制造這些新型傳感器，團隊將多種不同類型的聚合物與酸性添加劑混合在水基溶液中，從而得到彩色的導電墨。除了外觀像彩虹一樣鮮艷，這些材料還能與皮膚結合得更緊密，使得傳感器在靈敏度、耐用度和準確性上都有所提升。
把醫療電極做成彩繪圖樣的思路，眼下還停在實驗室階段，但它指向了一個有趣的方向：在醫療可穿戴設備走向日?；瘯r，“佩戴意愿”可能和“信號精度”變得同等重要。一張能測心電圖的老虎貼紙，也許比一連串醫用膠布更容易讓患者愿意長期佩戴。而一旦穿戴時長得到保證，那些需要持續監測的慢性病管理和早期預警場景，就能拿到更連貫的數據。
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