材料科學家創造了一種小型可穿戴感測器，可以讀取汗液的分子組成，並將其結果即時傳送到智慧手機。這些柔性塑膠貼片——可以整合到腕帶和頭帶中——可能能夠提供身體變化的早期預警，其創造者說。
加州大學伯克利分校的阿里·賈維（Ali Javey）說：“我們的想法是擁有一個豎起大拇指或倒豎大拇指的裝置，可以提供即時資訊：它可以發出警報，提示您需要服用一些藥物，或者您正在脫水並且需要喝水。”他幫助開發了這些感測器。他和他的同事在《自然》雜誌上報告了他們的工作。
已經有幾個實驗室在開發汗液感測器，汗液中含有大量的電解質和代謝物——身體生物過程的最終產物（例如，運動後積聚的乳酸）。但是這些感測器往往一次只測量汗液的一個成分，並且通常不能即時傳輸它們的測量結果。
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伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的約翰·羅傑斯（John Rogers）說：“到目前為止，汗液感測器通常涉及取下貼片，以便後續透過單獨的、不可穿戴的機器進行化學分析。”他也在開發可穿戴電子產品。“目前的裝置是可穿戴的，它可以提供連續的資料流，並且可以同時測量多個生物標誌物。”
手機上的汗水
結合可穿戴技術的現有進步，賈維的團隊使用以下材料製作了感測器：
佩戴柔性感測器陣列的使用者可以自由奔跑和移動，同時測量和分析他們汗液中的化學物質。生成的資料無線傳輸到移動裝置，可用於幫助評估和監測使用者的健康狀況。
圖片來源：加州大學伯克利分校的連德賢（Der-Hsien Lien）和太田宏樹（Hiroki Ota）
一個柔性 電子板連線到一個柔性印刷塑膠感測器陣列，該陣列可以檢測葡萄糖、乳酸、鈉、鉀和體溫。當感測器與汗液接觸時，它們會產生電訊號，這些電訊號被放大和過濾，然後使用皮膚溫度進行校準。賈維說，這一步至關重要：“電化學感測器對溫度非常敏感，當我們在出汗時，皮膚溫度可能會變化很大。”然後，資料會無線傳輸到智慧手機。
俄亥俄州辛辛那提大學的傑森·海肯費爾德（Jason Heikenfeld）說，這是一項令人印象深刻的成就，他的實驗室也在開發可穿戴汗液感測器。他說：“這些感測器通常需要像鞋盒大小的電子裝置；他們將它們微型化成可以纏繞在手腕上的東西。” 這些感測器必須在實驗室中使用基本化學物質製造，不能像當今可穿戴裝置中的感測器那樣在現成的貨架上購買，後者可以測量心率並檢測身體的運動。
未來的挑戰
賈維說，他已經為這項技術申請了專利。 但是，在您期望購買整合到可穿戴健身腕帶中的汗液感測器之前，仍然有許多挑戰需要克服。
可穿戴感測器除了測量汗液中的葡萄糖、乳酸、鈉和鉀外，還可以測量皮膚溫度。積體電路分析資料並將資訊無線傳輸到手機。
圖片來源：加州大學伯克利分校的連德賢（Der-Hsien Lien）和太田宏樹（Hiroki Ota）
首先，科學家們不習慣處理如此少量的液體，而且人們並非總是在出汗。海肯費爾德說：“許多應用將會在體育運動之外，在這些應用中，可穿戴腕帶或貼片必須區域性刺激汗液。”
賈維說，汗液感測器永遠不會像血液測試那樣準確，而血液測試是“黃金標準”。我們的身體嚴格控制血液的分子成分，但我們汗液的成分變化更大，有時會受到皮膚上微生物的影響——因此，汗液提供的資訊的醫學相關性需要經過嚴格的測試。然而，汗液確實有一個優勢：用針頭採集血液樣本並不是以分分鐘為單位評估健康的實用方法。
研究人員希望及時納入更多感測器，這些感測器可能會提供更深入的身體狀況圖。賈維說：“我們想開發醫療應用。”他指出，研究表明汗液中的某些生物標誌物可能與抑鬱症患者的症狀相關。“透過觀察那些其他化學物質，我們也許能夠獲得關於個人心理健康的資訊，”他說。
本文經許可轉載，並於 首次發表 於 2016 年 1 月 27 日。