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科技前沿：印在织物上的可穿戴设备
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科技前沿：印在织物上的可穿戴设备
图片来源：Pixabay
科学家发明了一种新的变色墨水，可能有助于检测人体健康和环境变化。例如，当接触到汗水时，衣服就能改变色调；当房间里有一氧化碳时，挂毯能够改变颜色。这种墨水可以印染到任何材质上，包括T恤或者帐篷。
来自美国塔夫茨大学丝绸实验室（Silklab）的研究人员称，他们新发明的丝质墨水可以对人身上或者周围存在的化学物质作出反应，并进一步量化这些物质。菲奥伦佐·奥梅内托（Fiorenzo Omenetto，这项研究的通讯作者）是丝绸实验室的一名生物医学工程师。今年5月，他们在《先进材料》杂志在线发表了这项技术。他表示，丝绸能够“像‘茧’一样保护生物材料”，这种特性意味着我们可以在墨水中添加必要的（可传感及可变色的）化合物，而不用担心它会失效。
图片来源：Pixabay
研究人员改进了之前喷墨打印机所使用的技术。他们在墨水中添加了海藻酸钠使墨水变稠，以便能够适用于丝网印刷。确认成功后，他们又加入了各种活性物质。这种新墨水让科学家“很容易地将大量活性元素印刷到大面积的物体表面，”奥梅内托说。
为了制造这种墨水，该研究团队把生丝纤维分解为蛋白，并将其悬浮于水中。接下来，研究人员在其中加入各种活性分子，并分析当墨水暴露于不同的环境中时，最终产物会发生什么样的变化。当人们穿上用这种墨水印染的织物，酸碱指示剂能够显示皮肤健康或者脱水的信息。比如，乳酸氧化酶能够反应穿戴者的疲劳程度。这些变化都是肉眼可见的。即便如此，研究人员还是装配了一套影像分析设备，持续地监测颜色的变化，并为变化的数值建立了一个数据库。
图片来源：Pixabay
“对于T恤来说，穿戴者在运动后就能改变它的颜色。因为颜色的变化与穿戴者汗液的酸度分布有关，”奥梅内托说。他还表示，这种墨水还可以用来追踪房间内的环境变化，或者对细菌做出反应，追踪疾病的进展。
泰勒·雷（Tyler Ray，并未参与这项研究）是美国夏威夷大学马诺阿分校的机械工程师，他表示，目前大多数的可穿戴监测器都是坚硬而笨重的，还需要连接电线。他认为，这种新的墨水技术“有潜力将可穿戴设备从消费者眼中娱乐性的新奇设备转变为具有实用价值的设备。它可以变成可穿戴的、临床级的生理测量工具，为医生提供了重要信息。”但是，他也提出：“通过比色来测量的方法面临着一些挑战，因为不同的环境条件会对准确性产生影响。比如光线，或者所用的摄像机。”在未来，进一步的研究需要解决这些问题。
撰文：吉利恩•克雷默（Jillian Kramer）
翻译：郭晓
文章来源：环球科学
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科学家发明了一种新的变色墨水，可能有助于检测人体健康和环境变化。例如，当接触到汗水时，衣服就能改变色调；当房间里有一氧化碳时，挂毯能够改变颜色。这种墨水可以印染到任何材质上，包括T恤或者帐篷。
来自美国塔夫茨大学丝绸实验室（Silklab）的研究人员称，他们新发明的丝质墨水可以对人身上或者周围存在的化学物质作出反应，并进一步量化这些物质。菲奥伦佐·奥梅内托（Fiorenzo Omenetto，这项研究的通讯作者）是丝绸实验室的一名生物医学工程师。今年5月，他们在《先进材料》杂志在线发表了这项技术。他表示，丝绸能够“像‘茧’一样保护生物材料”，这种特性意味着我们可以在墨水中添加必要的（可传感及可变色的）化合物，而不用担心它会失效。
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研究人员改进了之前喷墨打印机所使用的技术。他们在墨水中添加了海藻酸钠使墨水变稠，以便能够适用于丝网印刷。确认成功后，他们又加入了各种活性物质。这种新墨水让科学家“很容易地将大量活性元素印刷到大面积的物体表面，”奥梅内托说。
为了制造这种墨水，该研究团队把生丝纤维分解为蛋白，并将其悬浮于水中。接下来，研究人员在其中加入各种活性分子，并分析当墨水暴露于不同的环境中时，最终产物会发生什么样的变化。当人们穿上用这种墨水印染的织物，酸碱指示剂能够显示皮肤健康或者脱水的信息。比如，乳酸氧化酶能够反应穿戴者的疲劳程度。这些变化都是肉眼可见的。即便如此，研究人员还是装配了一套影像分析设备，持续地监测颜色的变化，并为变化的数值建立了一个数据库。
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“对于T恤来说，穿戴者在运动后就能改变它的颜色。因为颜色的变化与穿戴者汗液的酸度分布有关，”奥梅内托说。他还表示，这种墨水还可以用来追踪房间内的环境变化，或者对细菌做出反应，追踪疾病的进展。
泰勒·雷（Tyler Ray，并未参与这项研究）是美国夏威夷大学马诺阿分校的机械工程师，他表示，目前大多数的可穿戴监测器都是坚硬而笨重的，还需要连接电线。他认为，这种新的墨水技术“有潜力将可穿戴设备从消费者眼中娱乐性的新奇设备转变为具有实用价值的设备。它可以变成可穿戴的、临床级的生理测量工具，为医生提供了重要信息。”但是，他也提出：“通过比色来测量的方法面临着一些挑战，因为不同的环境条件会对准确性产生影响。比如光线，或者所用的摄像机。”在未来，进一步的研究需要解决这些问题。
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