特殊墨水笔的新技术可能会逐步代替传感器

来源：上海自动化仪表有限公司作者：发表时间：2018-01-20 13:01:30【小中大】

想象一下，一位医生在给糖尿病患者的手或手臂开处方，而不是在垫子上写字。想象一下一个购物者，在购买它之前，先用几支特制的笔，在卷心菜头上立即了解到杀虫剂和其他污染物的含量。设想消费者只需在他们身上画上独特的传感器就能保护自己的财产。这一切在不久的将来都可能实现。

加州大学圣地亚哥纳米工程师创造了一种工具，他们认为可以让任何人在任何地方制造传感器。研究小组将他们所说的生物墨水与几种化学物质，包括葡萄糖反应。他们用墨水填满现成的圆珠笔，并能够绘制直接测量人体皮肤葡萄糖含量的传感器。这些手绘传感器也可以测量树叶上的污染。

新型墨水的表面和应用并不局限于皮肤和叶片和葡萄糖的测量。研究人员认为，可以在智能手机和其他设备上绘制传感器，以创建自定义和廉价的健康监测器，或在建筑物的墙壁上检测和监测污染物。它们还可以用于探测军事和安全应用中的爆炸物和毒物。

使用的可能性似乎无穷无尽。根据研究小组组长，纳米工程系主任王永明，“我们新的生物催化笔技术，基于新型酶的墨水，对广泛应用于现场和领域有很大的前景。”他还指导加州大学圣地亚哥分校的可穿戴传感器中心。

加州大学圣地亚哥分校的纳米工程系主任和上海自动化仪表有限公司的可穿戴传感器中心主任王若夫(Joseph Wang)说最初的障碍是制造出对人类和植物无害的墨水，同时作为传感器电极，并在很长一段时间内保持这些特性。研究人员使用聚乙二醇作为药物传递应用的粘合剂，并使用石墨粉来进行电导率。为了确保墨水能附着在表面上，他们加入了壳聚糖，一种用于绷带的抗菌剂，以减少出血。为了稳定酶，墨水会接触到，他们使用木糖醇，一种糖的替代品。

在一个测试应用中，工程师们开发了一种非侵入式的葡萄糖传感器，以临时纹身的形式。他们使用一笔装有能与葡萄糖发生反应的墨水的笔，将可重复使用的葡萄糖测量传感器绘制在透明、可弯曲的电极上。他们刺痛受试者的手指，并将血液样本放在传感器上。酶的墨水与葡萄糖反应，电极将脉冲信号发送到葡萄糖测量装置上。研究人员随后将这一模式擦拭干净，并在受试者食用后再进行一次测量。

据估计，一支笔含有足够的墨水，可以绘制大约500个葡萄糖传感器。传感器可以直接绘制在皮肤上，与控制电极收集数据的蓝牙设备通信，而不是条带或贴片。

之前提到过，这种特殊墨水笔可以用来绘制探测污染物和有害化学物质的传感器。这些传感器可以被改造，以应对许多污染物，包括重金属或杀虫剂。下一阶段的研究包括将传感器无线连接到监测设备，观察传感器在恶劣环境下的表现。从本质上讲，我们很快就能走出困境。

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