研究人员找到了一种创建纳米纹身的方法，这种纹身可以使用类似于 RFID 标签的技术被动发送数据，克服了该技术的长期障碍。

伊斯坦布尔两家机构的研究人员创造了纳米纹身，能够与附近的设备进行被动无线通信，而无需电池等外部电源。这一进步可能会导致大量生物传感技术的出现，直到现在，这些技术都因依赖笨重的外部电源或有线通信而受阻。

基于反向散射的纳米纹身传感器 (BNTS) 纹身由Yeditepe 大学讲师Kristen D. Belcastro和伊斯坦布尔技术大学电子与通信系研发副主席Onur Ergen开发。纹身由两种墨水组成——一种氧化锌墨水，在石墨烯气凝胶导电墨水上嵌入了纳米线。两种墨水通过不同的针头同时涂在皮肤上。Ergen 说，在含有纳米线的墨水中也有一些气凝胶，尽管其比例低于下层的气凝胶，因此，两种墨水在接触时结合。

这些设备的无线通信依赖于压电活动产生的电信号，随着纹身改变形状，将机械能转化为电能，这成为可能。纹身的无线网络基础设施使用智能手机从纹身反射信号并接收数据，并使用宽带调制解调器作为辅助设备。在研究人员最近发表在IEEE Electron Device Letters上的工作中，该系统分析了运动范围。然而，Ergen 说他们正在探索更多的用例。

用于纳米纹身的墨水实际上是两种墨水合二为一——包含石墨烯的底层（黑色）和嵌入纳米线的顶层（白色）。

“当涂漆标签接收到射频 (RF) 信号时，它会反射一些信号以与智能手机阅读器建立上行链路，而智能手机则与标签建立下行链路，”研究人员在他们的研究报告中写道。纸。“通过这些通信链路，智能手机可以持续监控 BNTS 并使用人工智能算法处理信息。”

Ergen 说，这种称为环境反向散射的通信方法类似于RFID，但不依赖于有限数量的允许频率。他们使用 900 兆赫兹和 2.45 千兆赫兹的宽带调制解调器成功地从纹身接收到信息。

Belcastro 和 Ergen 创造的设备在原理上与其他电子纹身相似，其中一种纹身的共同发明者表示，无线通信链接很有吸引力。

“拥有一个你仍然可以从中获取信息的无源无线纹身是这里的关键——这引起了我的注意，”马萨诸塞大学阿默斯特分校即将上任的生物医学工程助理教授Dmitry Kireev说。作为德克萨斯大学的博士后研究员，Kireev 与他人共同创造了一种可以准确测量血压的石墨烯纹身。然而，Kireev 表示，尽管纹身很薄且很灵活，但目前纹身所需的有线连接是创造真正方便的设备的一个相当大的障碍。

Kireev 说:“我们一直在努力解决的所有问题都面临着互连的挑战，如果有一种方法可以完全无线地进行这种通信，那么他们在这里所做的就是一个非常有趣的概念。”

Kireev 还表示，新的分层设备可能有助于推进围绕石墨烯生物传感器的通信研究，这种传感器在实验室中非常受欢迎。

“石墨烯制造的天线很糟糕，”他说。“它只有一层——导电性不够。你可以做一个更厚的版本，几十层或几百层，但那样它就不再是真正的石墨烯了。这是一种石墨。”

备初创公司 X-Cor Therapeutics 的技术和产品开发副总裁尼古拉斯·威廉姆斯 ( Nicholas X. Williams)在杜克大学读研究生期间，与人共同创造了一种类似于 Belcastro 和 Ergen 设备的电子薄膜。这两种技术都直接在皮肤上创建功能电路，而不是依赖于预印传感器，Williams 表示，这可以为传感器市场带来未来的定制化。

“有很多用例，如果你以传统方式制造它们，你将需要不同的传感器和途径来为运动医学而不是生物医学系统或成人与儿童创造一些东西，”威廉姆斯说。“如果你有印刷系统，你可以专门为你需要的用例生成一个文件，这样就可以扩展功能，而不需要仓库里装满各种形状因素和尺寸以及预期用途的传感器。”

更多医疗保健的可能性，以及更多

埃尔根说，他对纹身的研究正在扩展到医疗保健的其他方面。目前的一项研究是如何将纹身用作无线EEG 传感器。而且，尽管当前版本使用身体部位的弯曲来产生接收环境信号所需的能量，但埃尔根说其他方法也可能有效。例如，Ergen 和其他研究人员之前曾探索过使用汗液传感器收集数据。

“然而，我们最近的工作尚未发表，使用反向散射技术无需电池即可分析汗液和唾液，”他说。“我们希望在未来几个月内发表这项工作。”

生物传感设备只是 Ergen 更大的研究组合的一部分，该研究组合远远超出了 Ergen 的医疗保健范围，Ergen 最近获得了欧洲研究委员会140 万欧元的资助，用于探索通过量子电子工程重新设计电池。即使是在额外的聚合物封装下已经稳定了四个多月的纹身，也可以部署在几乎任何需要无线通信的场景中。

“任何表面都可以用于此，不限于人体，”埃尔根说。“你可以把它放在任何地方——例如汽车，放在无法进行诊断的地方。所有新车都有无线网络。您可以在某处绘制这些并获取数据。你可以到达任何地方。如果您用我们的传感器给椅子上漆，您就可以不断获得有关您的坐姿的信息。你可以预测某个部件是否会损坏，因为它开始给你一个奇怪的信号。”