画在皮肤上的生物电子设备 - 中国国防报

近日，美国密苏里大学官网发布一则消息称，该校研究人员通过探索在人体皮肤上绘制生物电子设备的可行性，推动皮上生物医学设备制造技术的发展。

皮上生物医学设备通常由两部分组成：生物医学电子设备组件和柔性衬垫。前者多由传统无机材料、新型有机材料或纳米材料制成。后者多为柔性聚合物，以确保生物医学设备附着于人体皮肤上。由于皮上生物医学电子设备的原材料昂贵、生产设备成本高、制造工艺复杂和可回收处理难等，使之难以广泛应用。为此，美国密苏里大学的研究人员以普通铅笔绘制电路，以打印纸为柔性衬垫，制造出不同以往的一次性皮上生物电子设备。

研究人员在实验中发现，平时写字用的铅笔因石墨含量不同，对笔纸摩擦所产生能量的传导效果不同。当铅笔芯中的石墨含量超过90%时，可传导使用中产生的大部分能量。当石墨含量为93%时，传导效果最好。使用这样的铅笔可直接在打印纸上绘制导电线路和传感电极，加装生物医学电子设备后，在打印纸上喷涂符合人体皮肤特性的黏合剂，即可粘在人体皮肤上发挥作用。以打印纸作为柔性衬垫还有一个好处，即打印纸可降解，而现有其他衬垫很难降解。

这项实验带来用铅笔和打印纸制作皮上生物医学电子设备的新方法。研究人员称，此项研究成果未来可用于制造生理传感器、汗液传感器、温度传感器、能量采集器和透皮用药系统等。这些皮上生物医学设备可实时、连续、高精度监测人体一系列重要的生物信号，包括皮肤温度、心电图、肌电图、心率、呼吸频率、汗液pH值、尿酸和血糖等。数据统计显示，这类设备记录的数据质量与传统方法测量的数据质量相当。

新的皮上生物医学设备制造技术具有成本低、操作简单、生产便捷、设计潜力大等特点，特别是在资源有限和满足个性化需求方面尤为突出。研究人员认为，未来皮上生物医学设备可广泛应用于家庭医疗、教育和远程科研。例如，一个人有睡眠问题，可画一个监测其睡眠水平的生物医学设备供其使用。再比如，由于低成本和便于定制，科研人员可以按个性化需求制作所需设备，在家里进行科学研究，特别适用于目前疫情流行的情势。美研究人员表示，研究的下一阶段主要是测试诸如电生理学、温度和生物化学传感器等生物医学电子组件的实际使用情况。