新型柔性电子设备：通过吸收汗液监测身体健康

（图片来源于：John A. Rogers / 西北大学）

引言

汗液中的成分，往往和我们的健康状况息息相关，而且又很容易获取。美国西北大学的研究团队开发了一种史无前例的柔性微流体设备，它可以很方便地贴在皮肤上，测量佩戴者的汗液成分，而监测身体对于运动的反应和健康状况。

设备简介

这个设备的面积比25美分硬币大一点，而厚度和它差不多。它成本低廉，结构简单，可以分析关键的生物指标，帮助佩戴者快速决定是否要进行运动相关的调整，例如多喝点水或者补充电解质。它一次可以使用几个小时，可以直接贴在前臂或背部的皮肤上，甚至可以检测到人体的囊肿性纤维化症状。未来，它可以更加广泛地应用于疾病诊断。

（图片来源于：John A. Rogers / 西北大学）

研究人员简介

该设备的主要研发人员是 John A. Rogers，他领导的研究小组设计了这个“皮肤上的实验室”。Rogers 是麦考密克工程学院和西北大学费恩柏格医学院材料科学与工程、生物医学工程学和神经外科的专家。Rogers 和他的合作伙伴 Yonggang Huang 是开发类皮肤的柔性电子器件方面的先驱。他们开发的这些器件可以和皮肤很好地结合。

（图片来源于：John A. Rogers / 西北大学）

原理介绍

对于这款设备的设计，他的设计者 Rogers 这么说：

“汗液中富含一系列重要的化合物，其中具有重要的生理健康信息。通过拓展我们之前开发的‘表皮的’电子平台，包含复杂的微流体官网和储液器，我们可以展开各种重要的生物流体物质的分析。”

在中等或者剧烈强度的运动过程中，汗液会流过器件的微型通道，进入四个不同的圆形的小隔间中。在小隔间中，它们与化学试剂发生反应，导致可见的颜色变化，这些变化和pH值、葡萄糖、氯离子和乳酸盐的浓度相关。当手机靠近器件时候，手机上的无线电子设备会触发应用程序拍摄一张关于器件的图片，然后分析图片，获取生物标记物浓度的数据。

Rogers 说：

“我们选择了四种生物标记，它们提供了决定健康状态的特征性指标。这种设备也可以判断汗液的比例和损耗，如有要必要的话，它还可以存储样本用于随后的实验室分析。”

相关测试

准确性

在室内自行车骑行的试验中，研究人员将新设备的汗液生物标记读数和传统的实验室分析结果相比较，发现这两组数据相匹配。传统的方法会使用绑在皮肤上的吸收剂获取汗液，并且将样本送回实验室分析。

耐用性

在长距离骑车者的试验中，研究人员在复杂和情况不可预知的沙漠环境中，测试了设备的耐用性。他们发现设备很耐用，一直贴住运动员的皮肤，没有发生泄漏，能够为研究人员准确地提供有价值的信息。

这款设备有哪些创新点？

这个汗液分析设备有如下几个创新点，值得大家借鉴：

• 设备可以在原地实时捕获、存储和分析汗液。

• 设备可以使用比色分析判断生物标记的级别。

• 无需供电设备显示测量结果，而是使用智能手机摄像头和应用程序读取生物标记物的变化。

关于汗液分析的电子设备，我们之前也介绍过一款荷兰埃因霍温科技大学开发的一款传感器（点此查看），以及一款汗液分析的手环（点此查看），虽然和这个设备的原理有所不同，大家也可以参考一下。

参考资料

【1】https://news.northwestern.edu/stories/2016/11/researchers-develop-soft-microfluidic-lab-on-the-skin-for-sweat-analysis/

【2】http://stm.sciencemag.org/content/8/366/366ra165

PS：大家有兴趣的话可以在文章评论中，留下对于这款创新产品的印象和评价，或者您今后想了解的创新产品和前沿技术，我们期待和您的沟通交流，谢谢！

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