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原理

未来发展

基本资料

简介

数字纹身，专为糖尿病患者设计的纹身，这种纹身并不像常见的臂带和汉字纹身那样使用染料，而是采用纳米传感器。数字纹身能够与iPhone通讯，通过iPhone 4摄像头的帮助下读取佩戴者血液中的钠、葡萄糖甚至于酒精的水平，同时监视患者的血液情况。

概述

据美国《连线》杂志报道，哈雷骑士和叛逆少年都喜欢用纹身彰显自己的个性。

现在，纹身家族又出现一个新成员——“数字纹身”，能够为糖尿病患者带去福音。几年后，糖尿病患者便可能纹上数字纹身，这种纹身能够与iPhone通讯，用于监视他们的血液。这种纹身并不像常见的臂带和汉字纹身那样使用染料，而是采用纳米传感器，能够在iPhone 4摄像头的帮助下读取佩戴者血液中的钠、葡萄糖甚至于酒精的水平。

美国东北大学制药学助理教授希瑟·克拉克博士领导了这项皮下传感器研究。克拉克表示，在参加于佛蒙特州举行的马拉松比赛时，她意识到可佩戴的实时健康监视设备的种种益处。如果具有经济可承受性，这种无线装置便可进行大规模生产并投放消费市场。在这些可佩戴的装置帮助下，患者在任何时候都可了解自己需要服用何种药物。她在提到此次马拉松比赛时说：“我不知道应该喝多少水，何时喝水或者是否可以喝给他力（一种运动饮料）。”

如果采用克拉克研发的这项技术，刺破手指提取血样进行检测的痛苦经历将成为过去。纹上数字纹身后，患者只需借助iPhone便可监视血液。东北大学生物工程学系研究生马特·杜巴赫定制了一部iPhone，可读取皮下纳米传感器发出的光线，收集和输出数据。

原理

数字纹身具体是指植入皮肤下的一个100纳米宽的传感器阵列，就像纹身染料一样。传感器封装在一种油剂中，确保整个装置聚集在一起。

在这个植入物内，确定的纳米颗粒只与特定的血液成分结合，例如钠和葡萄糖。在一种添加剂的作用下，纳米颗粒并不带电，目标的存在导致其释放离子，离子以变化的荧光形式呈现。在《整合生物学》杂志上，研究人员详细描述了这一过程。

杜巴赫设计的iPhone 4附加装置利用手机摄影头读取颜色变化，而后将结果转换成可以计量的数据。环绕镜头的一个塑料环用于阻挡周围光线，一个电池驱动的蓝色LED灯发出的光与传感器发出的光形成对比。软件利用iPhone摄像头的内置RGB过滤器处理传感器反射的光线。

之所以选择蓝色LED灯的原因在于：最初进行的测试显示，其他颜色的光线受到iPhone内置光学过滤器的阻碍，蓝光则可利用iPhone的内置RGB过滤器准确处理数据。蓝色LED灯由手机上的一块9伏电池驱动，与传感器的红移荧光配合工作，红光能够穿过皮肤。目前，iPhone收集的数据仍需要一台辅助机器进行处理，但杜巴赫表示使用iPhone完成所有工作将在不远的将来成为现实，相关程序也已在研发之中。

克拉克希望纳米颗粒与智能手机相配合，完成一台临床用分析仪所能完成的所有工作，这是在个体化医疗道路上迈出的重要一步。如果成为现实，糖尿病患者和运动员无需借助大型而昂贵的医疗设备便可自行进行检测，获取相关统计数据。目前，数字纹身测试仍处在早期阶段，尚未进行人体测试。老鼠实验结果显示这项技术拥有发展前景。值得一提的是，老鼠的皮肤比人类薄。

未来发展

杜巴赫表示，苹果的下一代iPhone发布时，这项研究计划也将成为受益者。有传闻说，iPhone 5将采用性能更出色的摄像头传感器。他说：“我一直期待着iPhone 5的上市。更高的像素意味着解析度更高的摄像头，可提供更多用于分析的数据。现在，生物工程师也在等待史蒂夫·乔布斯的下一步行动。”

数字纹身技术需要几年时间才能投入使用，克拉克和杜巴赫取得的研究进展帮助医疗世界进一步走进一个新时代，即将入侵式诊断的侵入程度降至最低。借助皮下电路和智能手机获得的实时反馈，使用者能够随时了解自己的身体状况。