把可穿戴技术植入纹身，这是一个好主意吗？
编者按：暂时性纹身历来不被一些纹身爱好者接纳，技术与身体的辩论为科技发展注入“在场”与“不在场”的哲学内涵。当这两者发生碰撞，又会对我们认识纹身、认识自己的身体造成什么影响？美国科学院院报Proceedings of the National Academy of Sciences发表了Carolyn Beans的文章Wearable tech meets tattoo art in a bid to revolutionize both，探讨了当前智慧纹身的发展情况。
工程师、艺术家Cindy Hsin-Liu Kao几年前浏览《Vogue》杂志时，一篇关于暂时性金属色纹身的文章引起了她的注意。麻省理工学院媒体实验室博士生Kao盯着模特手腕上那些像珠宝一样闪闪发光的纹身图案，想知道它们是否具有导电性。她为这些纹身设想了一种可能性：它是皮肤用户界面，可以触控操作，能够显示信息，甚至可以完成数据存储和传输。
受到金属纹身艺术潮流的启发，DuoSkin的研究人员制作了一种暂时性金属纹身，这种纹身可以像触控板一样工作，可以发送无线信号、交流信息，也可以随着体温的变化改变颜色。图片来源：Jimmy Day / 麻省理工学院媒体实验室。
结果她发现这些纹身并不导电。但在麻省理工学院和微软研究院同事的帮助下，Kao创造了一些导电的金属纹身——一个全新的项目DuoSkin诞生了。它是公开的，任何人都可以访问，是一种结合了工艺品店、平面设计软件和廉价电子产品的项目，你可以用它DIY拥有特殊功能的暂时性金属纹身，比如可切换歌曲、可随体温变化改变颜色。在2017年纽约时装周上，模特们身着DuoSkin纹身，将服装信息发送到观众的智能手机上。
纹身，无论是暂时性的还是永久性的，都有广泛的吸引力。皮尤研究中心在2010年做过一项调查，结果显示近40%的千禧一代至少有一个永久性纹身。越来越多和Kao一样的研究人员正在响应这一趋势，他们以临时甚至永久纹身的形式研发可穿戴技术。
目前正在开发的这些技术具有真正的实用性和医学意义，可以扩大电子产品的范围，也能够获取健康信息。但研究人员一致认为，这项技术要获得广泛的应用，还必须在视觉上留下深刻印象。“你必须考虑美，”高说，“身体上的任何东西都是构成我们身份不可或缺的一部分。”
皮肤一样的电子产品
许多人将智能纹身的诞生追溯到2011年。当时美国西北大学（Northwestern University）材料研究员兼生物工程师John Rogers在《科学》（Science）杂志上描述了他的“表皮电子系统”。他的团队将电极、电子设备、传感器、电源和通信组件做成一层可伸缩的超薄硅基薄膜，这种薄膜可以附着在皮肤上，就像暂时性纹身一样。
Rogers是MC10公司的创始人之一，该公司主要开发用于医疗数据收集的可穿戴设备。Rogers展示了这种薄膜可能的应用，包括测量脑电波（EEG）、心电图（ECG）和肌电图（EMG）。由于纹身可以无线传输数据，而且不需要胶带、绑带和导电胶，该设备可以让病人、运动员或任何对自己的生命体征感兴趣的人不使用医疗设备即可观察自己到身体。Rogers的公司已经发布了一款名为BioStamp的产品，它可以帮助研究人员追踪研究对象的情况，也能帮助医生追踪患者的健康状况。然而，当前产品的电池使该设备比暂时性纹身更厚。
Rogers还与欧莱雅合作，研发了一种紫外线检测设备，它不需要电池，更像是一个暂时性纹身。该设备在2016年发布，外观呈心形，名为“My UV Patch”（我的紫外线贴图），含有光敏染料，可以随着紫外线的积累而改变颜色。Rogers说：“因为这是普通人可分辨的颜色变化，你只需要看一眼，就能很好地了解紫外线照射的情况。”佩戴者还可以拍摄纹身，上传至一款专门研发的手机应用程序，让app分析纹身的颜色变化，并生成纹身的累积紫外线照射水平报告。
这并不是市面上唯一一款紫外线纹身产品。旧金山有家初创公司LogicInk，它的研究人员正在研发一种暂时性纹身，这种纹身的外环可以显示累积的紫外线照射量，内环可以显示当前的紫外线水平。佩戴者可以用智能手机记录每天的紫外线接触量。但LogicInk的联合创始人Carlos Olguin表示，究竟是留在阳光下还是找个阴凉的地方，这个基本问题只要看一眼纹身就能回答。该团队希望他们的纹身不需要任何内部电子设备或智能手机读数。
正在研发中的许多纹身项目都有一个共同的目标：从身体中挖掘数据。麻省理工学院材料研究员Xuanhe Zhao最近发明了一种概念验证的“活纹身”，这种纹身使用一种可弯曲的水凝胶材料包裹着细菌打印出树的形状，能够在人体皮肤上与化合物发生反应而发光。该团队设想有一天能结合细菌设计，使其对一系列刺激做出反应，比如环境化学物质和污染物引起的pH值和温度的变化。与此同时，在加州大学圣地亚哥分校，纳米工程师Joseph Wang和他的同事开发了另一种概念验证的暂时性纹身，可以测量血糖水平，这对糖尿病患者的手指来说可能是个福音。
美国德克萨斯大学奥斯汀分校机械和材料工程师Nanshu Lu最近开发了一种石墨烯纹身，可以用来测量生命体征。Nanshu Lu是Rogers开创性论文的共同作者。“除非非常近距离地观察，否则没有人能发现它。”她说。对于那些想要让自己看起来更时尚的人士，她还有更炫酷的黄金和钛基版本，她正在通过自己的初创公司Rotex将其商业化。Katia Vega是美容科技设计师、麻省理工学院媒体实验室博士后，她希望有一天能帮助到那些需要持续监测身体状况的人，于是她的团队开始和哈佛医学院的合作伙伴开发一种永久性的智能纹身——Dermal Abyss。在向纹身师学习如何使用纹身机后，Vega将传统的油墨换成了生物传感器，生物传感器的颜色会发生变化，以报告皮肤组织液中的钠、葡萄糖和pH值水平。她用从猪身上提取的皮肤来做实验。
即将发布的LogicInk紫外线纹身，外环可以显示累积的紫外线照射量，内环可以显示当前的紫外线水平。图片来源：LogicInk公司。
推向市场
除了DuoSkin的DIY纹身项目、欧莱雅和LogicInk的紫外线检测器，大多数项目都没能贴上普通大众的皮肤。“就快到了，” Rogers说，“很多公司都在这个领域工作。它的爆发只需要时间。”
Vega想推广Dermal Abyss，她早已预见了许多必需的改善。例如，她必须测试生物传感器的毒性。Wang说，他团队的产品想要获得美国食品药品监督管理局（FDA）的批准，就必须证明：无论皮肤粗糙程度或渗透性如何，他们的血糖测试结果都必须与传统的针刺血糖测试结果一致。
LogicInk用于检测汗液中乙醇含量的小分子传感器曾经获得2016年美国国家酒精滥用与酒精中毒研究所可穿戴酒精生物传感器挑战赛荣誉奖。在它商业化之前，该公司必须确定这种传感器的工作稳定性。其中一个挑战是：汗液较少的人发出的酒精信号可能难以放大到足以改变纹身颜色的程度。
Lu希望她的石墨烯纹身能在5年或更长时间内面向公众发布。“这种又软又薄的东西太脆弱了，”她说，“尽管我们已经有了可行的原型，但我们想要的是一个非常可靠、有弹性、不容易坏的产品，这还有很长的路要走。”
当智能纹身真正进入市场时，研究人员们预测消费者将会喜欢这些产品。Vega说，她收到了数百封电子邮件，人们想尝试Dermal Abyss。Kao很高兴看到人们用她的项目设计纹身，其中有一班小学生，他们制作了一个纹身，点击纹身后可以自拍。
要技术，更要美
这些创新仅仅是新的技术吗？仅仅是纹身艺术的真正进化吗？还是两者兼而有之？Rogers不认为自己是艺术家，但他学会了关注设计。“外观、颜色和图案绝对是让人兴奋的关键。”他说。纽约现代艺术博物馆有一个展览“物：时尚是现代的吗？”，该展览的策展人也选择了他的“皮肤纹身实验室”式纹身装置进入展览。该设备使用颜色响应型化学试剂来分析一个人的汗液。它简约的外观显示了四个彩色点，分别表示pH值、乳酸、氯和葡萄糖水平。
美学也在LogicInk紫外线检测纹身的发展中发挥了作用，该纹身于2018年上市。“我们正试图围绕着纹身文化来对话，” Olguin说，“我们正在努力让我们的产品成为健康意识和自我表达的代名词。”
LogicInk的纹身设计师E Roon Kang每周都会与研究团队会面，探讨将可读性与科学性、美感结合起来的不同方法，以应对审美的挑战。“这是一个图案。也是你穿着的一部分。与此同时，它也是信息可视化的界面。”他说。制造过程中出现了一些限制：该团队使用的颜料很像丝网印刷的颜料，它最适合印染大块的色彩。Kang说，把它和照片结合在一起“根本不可能”。
纹身历史学家、《世界纹身地图集》（The World Atlas of Tattoo）的作者Anna Felicity Friedman表示，只有Dermal Abyss项目才被认为是纹身，大多数纹身爱好者把暂时性纹身归为完全不同的东西。南达科塔大学的社会学家David Lane对此表示赞同，他正在撰写一篇关于巴尔的摩纹身工人的民族志。“在我的手臂上放一个小触摸板会很酷，”他说，“但这不是我认为的纹身。”
不过，Kao认为：传统纹身与他们正在研发的智能纹身有直接的联系。“我认为装饰身体是人类与生俱来的欲望，”她说，“过去，我们一直在使用颜料，使用我们周围的材料。现在，因为技术进化，灵活可塑的材料太多了，使用技术来装饰我们的身体是有意义的。在此时此地，我们可以开始这样做，这非常令人兴奋。”
本文在PNAS许可下发布。更多信息，包括完整的参考文献，请访问pnas.org。
编译组出品。编辑：郝鹏程
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