科技前沿：印在織物上的可穿戴設(shè)備


圖片來源：Pixabay
科學(xué)家發(fā)明了一種新的變色墨水，可能有助于檢測(cè)人體健康和環(huán)境變化。例如，當(dāng)接觸到汗水時(shí)，衣服就能改變色調(diào)；當(dāng)房間里有一氧化碳時(shí)，掛毯能夠改變顏色。這種墨水可以印染到任何材質(zhì)上，包括T恤或者帳篷。
來自美國(guó)塔夫茨大學(xué)絲綢實(shí)驗(yàn)室（Silklab）的研究人員稱，他們新發(fā)明的絲質(zhì)墨水可以對(duì)人身上或者周圍存在的化學(xué)物質(zhì)作出反應(yīng)，并進(jìn)一步量化這些物質(zhì)。菲奧倫佐·奧梅內(nèi)托（Fiorenzo Omenetto，這項(xiàng)研究的通訊作者）是絲綢實(shí)驗(yàn)室的一名生物醫(yī)學(xué)工程師。今年5月，他們?cè)凇断冗M(jìn)材料》雜志在線發(fā)表了這項(xiàng)技術(shù)。他表示，絲綢能夠“像‘繭’一樣保護(hù)生物材料”，這種特性意味著我們可以在墨水中添加必要的（可傳感及可變色的）化合物，而不用擔(dān)心它會(huì)失效。


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研究人員改進(jìn)了之前噴墨打印機(jī)所使用的技術(shù)。他們?cè)谀刑砑恿撕Ｔ逅徕c使墨水變稠，以便能夠適用于絲網(wǎng)印刷。確認(rèn)成功后，他們又加入了各種活性物質(zhì)。這種新墨水讓科學(xué)家“很容易地將大量活性元素印刷到大面積的物體表面，”奧梅內(nèi)托說。
為了制造這種墨水，該研究團(tuán)隊(duì)把生絲纖維分解為蛋白，并將其懸浮于水中。接下來，研究人員在其中加入各種活性分子，并分析當(dāng)墨水暴露于不同的環(huán)境中時(shí)，最終產(chǎn)物會(huì)發(fā)生什么樣的變化。當(dāng)人們穿上用這種墨水印染的織物，酸堿指示劑能夠顯示皮膚健康或者脫水的信息。比如，乳酸氧化酶能夠反應(yīng)穿戴者的疲勞程度。這些變化都是肉眼可見的。即便如此，研究人員還是裝配了一套影像分析設(shè)備，持續(xù)地監(jiān)測(cè)顏色的變化，并為變化的數(shù)值建立了一個(gè)數(shù)據(jù)庫。


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“對(duì)于T恤來說，穿戴者在運(yùn)動(dòng)后就能改變它的顏色。因?yàn)轭伾淖兓c穿戴者汗液的酸度分布有關(guān)，”奧梅內(nèi)托說。他還表示，這種墨水還可以用來追蹤房間內(nèi)的環(huán)境變化，或者對(duì)細(xì)菌做出反應(yīng)，追蹤疾病的進(jìn)展。
泰勒·雷（Tyler Ray，并未參與這項(xiàng)研究）是美國(guó)夏威夷大學(xué)馬諾阿分校的機(jī)械工程師，他表示，目前大多數(shù)的可穿戴監(jiān)測(cè)器都是堅(jiān)硬而笨重的，還需要連接電線。他認(rèn)為，這種新的墨水技術(shù)“有潛力將可穿戴設(shè)備從消費(fèi)者眼中娛樂性的新奇設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袑?shí)用價(jià)值的設(shè)備。它可以變成可穿戴的、臨床級(jí)的生理測(cè)量工具，為醫(yī)生提供了重要信息。”但是，他也提出：“通過比色來測(cè)量的方法面臨著一些挑戰(zhàn)，因?yàn)椴煌沫h(huán)境條件會(huì)對(duì)準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。比如光線，或者所用的攝像機(jī)?！痹谖磥?，進(jìn)一步的研究需要解決這些問題。
撰文：吉利恩?克雷默（Jillian Kramer）
翻譯：郭曉
文章來源：環(huán)球科學(xué)


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