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特殊墨水筆的新技術可能會逐步代替傳感器

來源：上海自動化儀表有限公司作者：發表時間：2018-01-20 13:01:30【小中大】

     想象一下，一位醫生在給糖尿病患者的手或手臂開處方，而不是在墊子上寫字。想象一下一個購物者，在購買它之前，先用幾支特制的筆，在卷心菜頭上立即了解到殺蟲劑和其他污染物的含量。設想消費者只需在他們身上畫上獨特的傳感器就能保護自己的財產。這一切在不久的將來都可能實現。

    加州大學圣地亞哥納米工程師創造了一種工具，他們認為可以讓任何人在任何地方制造傳感器。研究小組將他們所說的生物墨水與幾種化學物質，包括葡萄糖反應。他們用墨水填滿現成的圓珠筆，并能夠繪制直接測量人體皮膚葡萄糖含量的傳感器。這些手繪傳感器也可以測量樹葉上的污染。
    新型墨水的表面和應用并不局限于皮膚和葉片和葡萄糖的測量。研究人員認為，可以在智能手機和其他設備上繪制傳感器，以創建自定義和廉價的健康監測器，或在建筑物的墻壁上檢測和監測污染物。它們還可以用于探測軍事和安全應用中的爆炸物和毒物。
    使用的可能性似乎無窮無盡。根據研究小組組長，納米工程系主任王永明，“我們新的生物催化筆技術，基于新型酶的墨水，對廣泛應用于現場和領域有很大的前景。”他還指導加州大學圣地亞哥分校的可穿戴傳感器中心。
    加州大學圣地亞哥分校的納米工程系主任和上海自動化儀表有限公司的可穿戴傳感器中心主任王若夫(Joseph Wang)說最初的障礙是制造出對人類和植物無害的墨水，同時作為傳感器電極，并在很長一段時間內保持這些特性。研究人員使用聚乙二醇作為藥物傳遞應用的粘合劑，并使用石墨粉來進行電導率。為了確保墨水能附著在表面上，他們加入了殼聚糖，一種用于繃帶的抗菌劑，以減少出血。為了穩定酶，墨水會接觸到，他們使用木糖醇，一種糖的替代品。
    在一個測試應用中，工程師們開發了一種非侵入式的葡萄糖傳感器，以臨時紋身的形式。他們使用一筆裝有能與葡萄糖發生反應的墨水的筆，將可重復使用的葡萄糖測量傳感器繪制在透明、可彎曲的電極上。他們刺痛受試者的手指，并將血液樣本放在傳感器上。酶的墨水與葡萄糖反應，電極將脈沖信號發送到葡萄糖測量裝置上。研究人員隨后將這一模式擦拭干凈，并在受試者食用后再進行一次測量。
    據估計，一支筆含有足夠的墨水，可以繪制大約500個葡萄糖傳感器。傳感器可以直接繪制在皮膚上，與控制電極收集數據的藍牙設備通信，而不是條帶或貼片。
    之前提到過，這種特殊墨水筆可以用來繪制探測污染物和有害化學物質的傳感器。這些傳感器可以被改造，以應對許多污染物，包括重金屬或殺蟲劑。下一階段的研究包括將傳感器無線連接到監測設備，觀察傳感器在惡劣環境下的表現。從本質上講，我們很快就能走出困境。