研究人员已经发明了一种方法可以生产廉价且高性能、可连续监测人体健康相关生命体征的可穿戴器件。研究人员认为这种新方法可与卷对卷制造兼容。

Cockrell工程学院助理教授Nanshu Lu及其团队研制了一种低成本、快速制备表皮电子器件的方法。图片来源：Cockrell School of Engineering

德克萨斯大学奥斯汀分校Cockrell工程学院的一个研究小组发明了一种生产廉价、高性能可穿戴器件的方法，这种可穿戴器件可连续监测人体健康相关生命体征，其性能有望比心脏检测器等传统检测工具更加优越。

相关研究成果发表于9月23日的《先进材料》（Advanced Materials）期刊上，且正在申请专利。

研究团队由助理教授Nanshu Lu带头，该方法旨在为表皮电子产品的大规模生产（此为Lu于2011年开发的一种流行技术）提供一次性纹身式的健康检测块。

该团队的突破在于可重复的“剪切-粘贴”方法，将生产周期从原来的数天缩短到仅需20分钟。研究人员认为这种新方法与卷对卷制造可相兼容。卷对卷制造是目前采用柔性塑料盒加工机生产块状器件的普遍方法。

像临时纹身一样贴在皮肤上的可靠、超薄的可穿戴电子器件是一种相对较新的技术。这些器件可以获取并发送人体的生命体征，跟踪心率、水合水平、肌肉运动、体温及大脑活动。

虽然这是一个很有前途的发明，但生产周期长、繁琐、昂贵，一直阻碍这些可穿戴器件的发展。

“一次性是表皮电子器件最吸引人的地方之一。如果成本低廉的话，比如1美元，那么将会有更多的人会更频繁的使用。这将打开移动医疗应用的大门。”Lu如是说。

德克萨斯大学奥斯汀分校的这种方法是首个生产这种电子器件的干燥便携方法，这不同于传统方法，不需要超净室、晶圆及其他昂贵的设备。相反的，该技术依赖于自由制造，有点类似于3D打印，但不同点在于是移除材料而非添加材料。

这种两步法工艺所用的原料是沉积于聚合物片材上的廉价的、预先制造的、工业级金属。首先，采用电子机械切割机在金属-聚合物片材上切割出图案；接着，去除多余的区域，在聚合物粘合剂上印刷出电子器件，包括一次性纹身薄膜。切割机是可编程的，因此容易定制图案的尺寸。

Cockrell学院副教授、材料专家DejiAkinwande认为Lu的方法可以转移到卷对卷制造中。

“最初的原型块可适用于卷对卷制造，大规模生产可大大降低生产成本。从这点上说，Lu的方法代表了移动医疗行业的一个重大进步。”Akinwande如是说。

研究人员对制造出的剪切-粘贴块进行了部分测试。每次测试中，研究人员新制备的器件记录的人体信号多要比现有医疗器械（包括评价心脏的电信号和肌肉功能的心电图ECG/EKG）的值要强。该小组发现，他们的器件完全符合皮肤，最大限度的减少因运动引起的虚假和错误信号。

德克萨斯大学奥斯汀分校的这种可穿戴器件太灵敏，以致于Lu及其团队设想穿戴这种器件的人可以更轻易利用肌肉信号操纵假肢。目前，Lu说，“我们正尝试增加更多类型的传感器到这种低成本器件上，包括血压和氧饱和度检测。”

新材料在线编译整理——翻译：菠菜     校正：摩天轮