新型柔性電子設備：通過吸收汗液監測身體健康

（圖片來源於：John A. Rogers / 西北大學）

引言

汗液中的成分，往往和我們的健康狀況息息相關，而且又很容易獲取。美國西北大學的研究團隊開發了一種史無前例的柔性微流體設備，它可以很方便地貼在皮膚上，測量佩戴者的汗液成分，而監測身體對於運動的反應和健康狀況。

設備簡介

這個設備的面積比25美分硬幣大一點，而厚度和它差不多。它成本低廉，結構簡單，可以分析關鍵的生物指標，幫助佩戴者快速決定是否要進行運動相關的調整，例如多喝點水或者補充電解質。它一次可以使用幾個小時，可以直接貼在前臂或背部的皮膚上，甚至可以檢測到人體的囊腫性纖維化癥狀。未來，它可以更加廣泛地應用於疾病診斷。

（圖片來源於：John A. Rogers / 西北大學）

研究人員簡介

該設備的主要研發人員是 John A. Rogers，他領導的研究小組設計了這個「皮膚上的實驗室」。Rogers 是麥考密克工程學院和西北大學費恩柏格醫學院材料科學與工程、生物醫學工程學和神經外科的專家。Rogers 和他的合作夥伴 Yonggang Huang 是開發類皮膚的柔性電子器件方面的先驅。他們開發的這些器件可以和皮膚很好地結合。

（圖片來源於：John A. Rogers / 西北大學）

原理介紹

對於這款設備的設計，他的設計者 Rogers 這麼說：

「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。通過拓展我們之前開發的『表皮的』電子平台，包含複雜的微流體官網和儲液器，我們可以展開各種重要的生物流體物質的分析。」

在中等或者劇烈強度的運動過程中，汗液會流過器件的微型通道，進入四個不同的圓形的小隔間中。在小隔間中，它們與化學試劑發生反應，導致可見的顏色變化，這些變化和pH值、葡萄糖、氯離子和乳酸鹽的濃度相關。當手機靠近器件時候，手機上的無線電子設備會觸發應用程序拍攝一張關於器件的圖片，然後分析圖片，獲取生物標記物濃度的數據。

Rogers 說：

「我們選擇了四種生物標記，它們提供了決定健康狀態的特徵性指標。這種設備也可以判斷汗液的比例和損耗，如有要必要的話，它還可以存儲樣本用於隨後的實驗室分析。」

相關測試

準確性

在室內自行車騎行的試驗中，研究人員將新設備的汗液生物標記讀數和傳統的實驗室分析結果相比較，發現這兩組數據相匹配。傳統的方法會使用綁在皮膚上的吸收劑獲取汗液，並且將樣本送回實驗室分析。

耐用性

在長距離騎車者的試驗中，研究人員在複雜和情況不可預知的沙漠環境中，測試了設備的耐用性。他們發現設備很耐用，一直貼住運動員的皮膚，沒有發生泄漏，能夠為研究人員準確地提供有價值的信息。

這款設備有哪些創新點？

這個汗液分析設備有如下幾個創新點，值得大家借鑒：

設備可以在原地實時捕獲、存儲和分析汗液。

設備可以使用比色分析判斷生物標記的級別。

無需供電設備顯示測量結果，而是使用智能手機攝像頭和應用程序讀取生物標記物的變化。

關於汗液分析的電子設備，我們之前也介紹過一款荷蘭埃因霍溫科技大學開發的一款感測器，以及一款汗液分析的手環，雖然和這個設備的原理有所不同，大家也可以參考一下。

參考資料

【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：大家有興趣的話可以在文章評論中，留下對於這款創新產品的印象和評價，或者您今後想了解的創新產品和前沿技術，我們期待和您的溝通交流，謝謝！

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