UCLA团队开发3D打印低成本诊断笔，实现高精度帕金森病早期筛查

导读：随着3D打印技术在医疗领域的快速发展，南极熊曾经多次报道这项技术能够应用于医疗资源相对匮乏、诊断设备昂贵或专业人才短缺的地区，有效提升疾病筛查和诊断的可及性。最新来自加州大学洛杉矶分校（UCLA）医学中心的研究团队，再次展示了3D打印在医疗器械创新中的巨大潜力。

2025年7月9日，南极熊获悉，UCLA研究团队开发了一种低成本诊断笔，可以将笔迹转换成电信号，以便早期发现帕金森病，在初步研究中准确率达到96.22%。该设备以创新的结构设计和高精度信号捕捉能力，为3D打印及医疗器械行业带来了全新应用前景。

△相关研究成果已发表在《Nature Chemical Engineering》期刊，题目为“神经网络辅助个性化笔迹分析用于帕金森病诊断”（传送门）

创新设计与工作原理

帕金森病是增长最快的神经退行性疾病之一，影响着全球超过一千万人。帕金森病通常通过主观观察震颤和僵硬等运动症状来诊断。然而，这种方法缺乏客观的精准度，并且由于神经科医生短缺和诊断方法昂贵，在许多地区难以获得。一种定量、低成本且易于获取的、适用于大群体的帕金森病诊断方法仍然是一个尚未满足的需求。

△磁弹性诊断笔的设计与工作机理

手写需要精细的运动控制，在帕金森病早期就会受到影响，而手写可以帮助满足这一需求。加州大学洛杉矶分校生物工程系博士生、第一作者Guorui (Gary) Chen和同事研发的这支笔由一个嵌入磁性颗粒的软磁弹性硅胶笔尖和一个磁流体墨水容器组成。这些组件将纸上和空中的笔迹转化为高保真、可分析的电信号。

用户在书写过程中，手部压力会导致笔尖发生机械变形，并驱动墨水流动，进而引发磁通量变化。嵌入线圈可实时感应并输出电信号，精准反映书写者的运动状态。所有硬件部件均可通过精密制造和3D打印工艺实现批量生产，极大降低了制造成本和门槛。

△3D打印低成本诊断笔制备与表征

人工智能笔迹分析助力帕金森病诊断

在试点研究中，团队招募了16名参与者（包括3名帕金森病患者和13名健康对照者），通过纸上与空中书写、绘制螺旋和字母等多项任务，采集实时运动信号。利用一维卷积神经网络（1D-CNN）等多种分类模型对数据进行分析，最终诊断准确率高达96.22%。这种方法无需依赖传统视觉笔迹或主观临床评估，显著提升了诊断的客观性和可重复性。

该诊断笔具有高度便携性和极低的操作门槛，适合在医疗资源有限的地区进行大规模筛查和远程健康管理。结合3D打印技术，可实现快速定制和本地化生产，推动医疗器械的普及与可及性。

研究团队表示，随着大样本群体的进一步验证，这种设备有望在帕金森病的早期检测、症状监控及数据驱动的疾病管理中发挥重要作用。同时，3D打印这种低成本、可扩展性和可靠性，已成为帕金森病护理领域值得关注的创新技术之一。