北航常凌乾教授等《Nano Energy》：人体关节驱动的柔性自维持汗液传感器

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人体在运动过程中会产生大量的汗液，其中含有各种各样的分泌物，包括激素、代谢物、氨基酸和电解质（如Na⁺、K⁺、H⁺）等，这些物质可在一定程度上指示人体健康状况，为医学诊断(如囊性纤维化、皮肤病、糖尿病)提供有价值的参考。此外，相对于血液等其他生物流体，汗液可以使用非侵入性技术收集。传统汗液传感器通常采用刚性衬底，由于设备与皮肤表面的适配性较低，长时间佩戴会产生不适(如压迫感)。柔软可穿戴技术的出现，使传统刚性传感器发生了革命性变化，贴片式柔性传感器使汗液生化标志物的监测更加方便舒适。

近日北京航空航天大学常凌乾教授课题组在《Nano Energy》（IF: 17.88）上发表了题为“Human Joint Enabled Flexible Self-Sustainable Sweat Sensors” 的研究文章。该工作利用压电效应将人体运动过程中关节的机械能转化为电能驱动柔性电路及汗液传感器贴片，无需外界电池供电，即可对汗液中的Na⁺、K⁺及pH进行监测，同时实现了数据的无线传输及处理。提供机械能的人体关节可以为手指、胳膊肘以及膝关节。

图1. 人体关节驱动的柔性自维持汗液传感器系统结构及工作原理图

该研究工作通讯作者是北京航空航天大学常凌乾教授。第一作者是香港城市大学博士后李虎，北航博士生常天睿，北京纳米能源所博士生盖延松以及京东方工程师梁魁。香港城市大学于欣格教授，北京纳米能源所李舟研究员，京东方工程师黄东升为共同通讯作者。文章第一单位为北京市生物医学工程高精尖创新中心和北航生物与医学工程学院。

文章信息：Hu Li, Tianrui Chang, Yansong Gai, Kui Liang, Yanli Jiao, Dengfeng Li, Xinran Jiang, Yang Wang, Xingcan Huang, Han Wu, Yiming Liu, Jian Li, Yiming Bai, Kai Geng, Nianrong Zhang, Hua Meng, Dongsheng Huang, Zhou Li, Xinge Yu, and Lingqian Chang. Human Joint Enabled Flexible Self-Sustainable Sweat Sensors. Nano Energy, 2021, in press.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285521010351

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