3D打印智能芯片“贴身管家”，24小时护卫慢性病患者

将芯片“印”在可穿戴设备上，贴合于人体皮肤，实现身体数据读取、精确慢性病预防。 《中国科学报》获悉，近日，武汉科技大学团队自主研发的“多材料微纳米级原位嵌入式芯片打印技术”，突破了压变传感器芯片的传统制造工艺局限，获得3项专利。

慢性病是心脑血管疾病、糖尿病等长期持续或反复发作的疾病。在我国，慢性病患者数量庞大，其死亡率超80%。可穿戴设备监测传感器是慢性病诊疗的低成本重要手段。然而，传统可穿戴设备将电路“贴”在柔性基底上，在柔性和刚性组件的连接处会产生应力集中，经常导致穿戴过程中设备失效，难以满足长时间佩戴的需求。

“我们身边的亲人因现有检测设备吃了不少苦头，我们想利用3D打印技术‘定制化’的特点，做出一体化成形、更舒适、准确的设备。”团队负责人朱佳欣介绍说。

该芯片打印技术的关键，在于团队自主设计和开发的墨水直写喷头和气泵微米级液滴蠕动均匀控制系统。该部件经过实验室测试和第三方检测公司测试，实现电子材料与柔性基质的50微米高精度混合打印，相当于头发直径的二分之一，从而打印出均匀和更小尺寸的电路，提升了芯片中复杂电路集成度和压变测量值的准确性。

团队创新性设计出可调波长紫外固化光路及其控制系统，实现了柔性材料墨水的及时固化。这些墨水好似“胶水”，在紫外灯照射下迅速固化变干。针对每一种墨水，系统可自动计算出适合的光吸收波长，并精准调节光路装置，使墨水迅速固化。经反复实验，该设备可以实现三种以上墨水的使用，使墨水固化速度提升3倍，提高了芯片材料的韧性和耐久性。

该3D打印机采用五轴运动机构，实现无支撑、柔性-刚性材料的“嵌入式”打印。团队还自主开发二维到三维曲面映射的共形切片系统，实现层间错位打印误差小于10微米，进一步提升传感器中材料的贴合性和舒适性。

在进行慢性阻塞性肺病监测时，团队制作的穿戴设备寿命达10000小时，肺功能监测准确率为82.5%。当前，团队已与产业进行学研合作，签订了3家成果转化合同。

该3D打印机历经两年共四次迭代更新，制作出可适配不同慢性病的“贴身管家”，具有广泛应用前景。3D打印领域权威专家史玉生、张海鸥评价该项目，称其具有重要的科学意义与应用价值。