北京
“大多数商用电极都是在实验室或工厂预制，然后贴在皮肤上，这意味着皮肤和电极之间存在一个空气间隙，反而会破坏传感性能。”宾夕法尼亚州立大学博士生张婉清这样解释。她和团队想出的解题思路，是用一种可以直接画在皮肤上的导电墨水，干透后就变成功能正常的电极。
本周发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项研究，展示了这些可以像面部彩绘一样涂抹的彩色可穿戴传感器。研究团队已经为这项技术提交了临时专利申请。这些传感器不仅能呈现老虎、鲨鱼、彩虹等图案，还能读取脑电波、驱动假肢，甚至更早地预警心脏病发作。
所有可穿戴健康监测设备，都依赖附着在身体上的电极来工作。电极通过记录身体产生的不同电信号，解析心脏、肌肉或大脑的健康与活动状态。脑部信号被加工成反映神经元活动的脑电图，心脏活动转化为心电图，让医生能在运动时测量心率并获取心脏电活动的详细视图，以发现潜在问题。肌肉活动则被处理为肌电图，用来追踪肌肉收缩。
目前电极设计普遍采用硬质的金属基材料。这类材料虽然稳定，但贴在皮肤上时，患者一活动就容易松动。许多实验性设计改用一种名为水凝胶的柔软材料，它能吸水膨胀，更好地贴合身体运动，但会随时间脱水。电极一旦脱水，附着力和拉伸性也随之丧失。
张婉清指出，电极脱落并不是影响读数精度的唯一因素，涂抹动作本身就可能改变传感器的性能。特别是在多毛或出汗的皮肤上，许多市售传感器很难准确记录体内信号。而他们开发的彩色墨水，湿的时候像胶水一样，涂在皮肤上不到10分钟就能干燥，用普通吹风机还能加速这一过程。
另一位合著者拉里·郑（Larry Cheng）把这种墨水的使用感比作面部彩绘。据他描述，墨水刚涂上时接近透明，干透后就成了导电电极。为了制造这些新型传感器，团队将多种不同类型的聚合物与酸性添加剂混合在水基溶液中，从而得到彩色的导电墨。除了外观像彩虹一样鲜艳，这些材料还能与皮肤结合得更紧密，使得传感器在灵敏度、耐用度和准确性上都有所提升。
把医疗电极做成彩绘图样的思路，眼下还停在实验室阶段，但它指向了一个有趣的方向：在医疗可穿戴设备走向日常化时，“佩戴意愿”可能和“信号精度”变得同等重要。一张能测心电图的老虎贴纸，也许比一连串医用胶布更容易让患者愿意长期佩戴。而一旦穿戴时长得到保证，那些需要持续监测的慢性病管理和早期预警场景，就能拿到更连贯的数据。
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