加州理工学院的可穿戴传感器可检测汗液中的代谢产物和营养物质

在许多方面，持续健康监测被认为是可穿戴技术的黄金标准。然而，一个挑战是，大多数传统的健康监测技术需要从患者身上获取侵入性和不舒服的血液样本。

或者，一些人已经将汗液监测作为一种解决方案。

 

汗液传感器的一个版本。图片由加州理工学院提供

 

本周，加州理工学院的研究人员发表了一篇论文，描述了一种新的连续可重复使用的可穿戴汗液监测系统。

 

为什么要监测汗液？

如今，大多数最可靠、最详细的健康监测报告都来自血液分析。医学评估和代谢测试依赖于定期从患者身上抽血，并将血液送往实验室进行测试和分析。这种方法对患者来说是不舒服或痛苦的，对实验室工作人员来说是劳动密集型和缓慢的。

与此同时，通过可穿戴技术进行持续健康监测的需求越来越大，因此用户可以被动地进行健康监测。由于可穿戴设备无法抽取或分析血液，研究人员将注意力转向了其他健康监测技术，即通过汗液监测。

 

汗腺和化学痕迹的位置。传感器提供的图像（巴塞尔）

 

汗液是健康监测的主要候选者，因为它是一种容易获得的体液，含有大量的化学物质，可以指示身体的营养和代谢状况。通过过渡到基于汗液的监测，一些研究人员，如加州理工学院的研究人员，希望开发一种非侵入性、连续的健康监测系统，超越当前可穿戴设备的有限功能。

 

传统汗液监测仪的挑战

尽管汗液监测可穿戴设备有潜在的好处，但研究人员在设计这些设备时面临着几个障碍。

加州理工学院的研究人员表示，最大的挑战之一是，目前的汗液传感器所关注的分析物数量严重有限。这是因为大多数现有的解决方案都专注于基于离子选择电极或电活性分子的策略。由于这一缺点，大多数临床相关的营养素和代谢产物很少被现有技术检测到。

除此之外，电流传感器不是很灵敏，需要大量的汗水才能正常工作。这需要用户剧烈运动以从传感器获得任何有用的信息。最后，许多提出的解决方案都是不可重复使用的，要么在单个汗液样本后失去粘附力，要么失去功能。

 

加州理工学院制造更灵敏的汗液传感器

在他们发表在《自然》杂志上的新论文中，加州理工学院的研究人员提出了一种新的汗液监测系统，以解决上述问题。

 

用于采样和生物传感的微流体汗液传感贴片的层组件示意图。图片（修改）由Nature和Wang等人提供

 

该团队使用一种名为分子印迹聚合物的技术创建了一个超灵敏的汗液监测系统。这些分子印迹聚合物充当接收特定分析物的容器。这些聚合物的内部是一种材料，当暴露在人体汗液中时，该材料在电压下被氧化或还原。通过定制传感器以适应特定的分析物，该系统比以前的解决方案需要更少的汗水来感知分析物。该技术还允许该系统可重复使用。

由于该系统需要更少的汗水，该团队还开发了一种微流体系统，使其能够捕获和分析小样本。在这种设计中，患者通过微小的、不可检测的电流流汗到皮肤。然后通过微流体通道收集产生的汗液，并将其输送到分析点，在那里可以评估代谢物和营养物质。

到目前为止，该系统已经在实验室人类患者中取得了成功，但该团队表示，在这项技术上市之前，还需要更多的测试。