这种手绘电子纹身或许是可穿戴生物传感器的未来

Ars Technica 论文

摘要

宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发出一种导电墨水,可绘制在皮肤上成为色彩鲜艳、功能性的电子纹身,用于监测生物信号,解决了此前设计的局限。相关研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

<figure class="video ars-wp-video ars-wp-video--horizontal"> <div class="" style=""> <div class="wrapper ars-wp-video-wrapper relative" style="aspect-ratio: 1.7777777777778;"> <video class="wp-video-shortcode absolute w-full h-full object-contain left-0 top-0" id="video-2162723-1" width="1920" height="1080" preload="metadata" controls="controls"><source type="video/mp4" src="https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2026/07/Tattoo-Video-1.mp4?_=1"></source>图片来源:Wanqing Zhang</video> </div> <figcaption> <span class="icon caption-arrow icon-drop-indicator"></span> <div class="caption font-impact dusk:text-gray-300 mb-4 mt-2 inline-flex flex-row items-stretch gap-1 text-base leading-tight text-gray-400 dark:text-gray-300"> <div class="caption-icon bg-[left_top_5px] w-[10px] shrink-0"></div> <div class="caption-content"> 图片来源:Wanqing Zhang </div> </div> </figcaption> </div> </figure> <p>宾夕法尼亚州立大学的科学家开发出一种新型导电墨水,可直接绘制在皮肤上形成色彩缤纷的定制图案,干燥后成为功能性的生物监测电极。他们在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表的<a href="https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2615835123">新论文</a>中描述了这一成果。</p> <p>正如<a href="https://arstechnica.com/science/2024/12/e-tattoos-could-make-mobile-eegs-a-reality/">此前报道</a>,通过<a href="https://arstechnica.com/science/2011/08/temporary-tattoo-electronics-flexible-ultrathin-measurement-devices/">临时纹身</a>贴附在皮肤上的表皮电子设备(电子纹身)已经存在了十多年。所谓的电子纹身无需粘合剂即可与皮肤连接,几乎察觉不到,通常通过临时纹身贴附,利用嵌入电路元件的超薄聚合物进行电学测量(以及其他测量,如温度和应变)。</p> <p>然而,这些电子纹身也有其局限性,最明显的是在弯曲和/或多毛的表面上效果不佳,并且需要个性化的电极布局设计来覆盖更大的区域,因为生物信号在空间上是分布的。因此,科学家们开始发挥创造力。例如,<a href="https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(24)00004-7">在2024年</a>,研究人员开发出特殊的聚合物基导电墨水,可以打印在人的头皮上测量脑电波,即使有头发也不影响。这项技术未来有望在临床环境之外实现移动脑电图监测等潜在应用。</p><p><a href="https://arstechnica.com/science/2026/07/these-painted-e-tattoos-could-be-the-future-of-wearable-biosensors/">阅读全文</a></p> <p><a href="https://arstechnica.com/science/2026/07/these-painted-e-tattoos-could-be-the-future-of-wearable-biosensors/#comments">评论</a></p>
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缓存时间: 2026/07/14 19:17

# 这些绘制的电子纹身或将成为可穿戴生物传感器的未来 来源:https://arstechnica.com/science/2026/07/these-painted-e-tattoos-could-be-the-future-of-wearable-biosensors/ 图片来源:Wanqing Zhang 图片来源:Wanqing Zhang 宾夕法尼亚州立大学的科学家们开发出了一种新型导电墨水,可以直接涂在皮肤上,形成多彩的定制图案,干燥后变成用于生物监测的功能性电极。他们在一篇新论文中(https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2615835123)描述了这项研究,该论文发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)。 正如之前报道的那样(https://arstechnica.com/science/2024/12/e-tattoos-could-make-mobile-eegs-a-reality/),通过临时纹身(https://arstechnica.com/science/2011/08/temporary-tattoo-electronics-flexible-ultrathin-measurement-devices/)附着在皮肤上的表皮电子设备(e-tattoos)已经存在十多年了。所谓的电子纹身无需粘合剂就能与皮肤连接,几乎察觉不到,通常通过临时纹身附着,利用嵌有电路元件的超薄聚合物进行电学测量(以及其他测量,如温度和应变)。 然而,这些电子纹身有其局限性,最明显的是它们在弯曲和/或多毛的表面效果不佳,而且由于生物信号在空间上分布,需要个性化的电极放置设计以覆盖更大区域。因此,科学家们一直在发挥创意。例如,2024年(https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(24)00004-7),研究人员开发了特殊的聚合物基导电墨水,可以打印到人的头皮上测量脑电波,即使有头发也能工作。这有朝一日可能使移动脑电图监测在临床环境之外成为可能,以及其他潜在应用。 宾夕法尼亚州立大学的机械工程师Larry Cheng是新PNAS论文的合著者,十多年来一直致力于生物监测应用的电极设计,包括脑电图、心电图(用于心脏活动)和肌电图(用于肌肉收缩)。使用刚性材料(如金属)可以实现稳定的生物监测,但当佩戴者运动过多(如运动时)时,很容易移位。水凝胶近年来作为替代材料出现,因为它们可以吸收水分,膨胀,并在运动时随身体皮肤拉伸。但水凝胶降解相当快,长期使用后会失去这些优势。 ## 像面部彩绘一样简单 汗水或头发也会降低生物信号记录的准确性。这是因为商业电极是预先制造然后贴到皮肤上的,会产生空气间隙,削弱传感器读数。Cheng等人决定开发他们的导电墨水来解决这个问题。他们将几种不同的聚合物和酸性添加剂混合在水基乙醇/聚乙烯醇溶液中。PEDOT:PSS——即聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸酯)——提供了电导率,同时还有DBSA(4-十二烷基苯磺酸),它也作为增塑剂赋予墨水柔韧性。

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