材料科学家创造了一种小型可穿戴传感器，可以读取汗液的分子组成，并将其结果实时发送到智能手机。这些柔性塑料贴片——可以集成到腕带和头带中——可能能够提供身体变化的早期预警，其创造者说。
加州大学伯克利分校的阿里·贾维（Ali Javey）说：“我们的想法是拥有一个竖起大拇指或倒竖大拇指的设备，可以提供实时信息：它可以发出警报，提示您需要服用一些药物，或者您正在脱水并且需要喝水。”他帮助开发了这些传感器。他和他的同事在《自然》杂志上报告了他们的工作。
已经有几个实验室在开发汗液传感器，汗液中含有大量的电解质和代谢物——身体生物过程的最终产物（例如，运动后积聚的乳酸）。但是这些传感器往往一次只测量汗液的一个成分，并且通常不能实时传输它们的测量结果。
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伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的约翰·罗杰斯（John Rogers）说：“到目前为止，汗液传感器通常涉及取下贴片，以便后续通过单独的、不可穿戴的机器进行化学分析。”他也在开发可穿戴电子产品。“目前的设备是可穿戴的，它可以提供连续的数据流，并且可以同时测量多个生物标志物。”
手机上的汗水
结合可穿戴技术的现有进步，贾维的团队使用以下材料制作了传感器：
佩戴柔性传感器阵列的用户可以自由奔跑和移动，同时测量和分析他们汗液中的化学物质。生成的数据无线传输到移动设备，可用于帮助评估和监测用户的健康状况。
图片来源：加州大学伯克利分校的连德贤（Der-Hsien Lien）和太田宏树（Hiroki Ota）
一个柔性 电子板连接到一个柔性印刷塑料传感器阵列，该阵列可以检测葡萄糖、乳酸、钠、钾和体温。当传感器与汗液接触时，它们会产生电信号，这些电信号被放大和过滤，然后使用皮肤温度进行校准。贾维说，这一步至关重要：“电化学传感器对温度非常敏感，当我们在出汗时，皮肤温度可能会变化很大。”然后，数据会无线传输到智能手机。
俄亥俄州辛辛那提大学的杰森·海肯费尔德（Jason Heikenfeld）说，这是一项令人印象深刻的成就，他的实验室也在开发可穿戴汗液传感器。他说：“这些传感器通常需要像鞋盒大小的电子设备；他们将它们微型化成可以缠绕在手腕上的东西。” 这些传感器必须在实验室中使用基本化学物质制造，不能像当今可穿戴设备中的传感器那样在现成的货架上购买，后者可以测量心率并检测身体的运动。
未来的挑战
贾维说，他已经为这项技术申请了专利。 但是，在您期望购买集成到可穿戴健身腕带中的汗液传感器之前，仍然有许多挑战需要克服。
可穿戴传感器除了测量汗液中的葡萄糖、乳酸、钠和钾外，还可以测量皮肤温度。集成电路分析数据并将信息无线传输到手机。
图片来源：加州大学伯克利分校的连德贤（Der-Hsien Lien）和太田宏树（Hiroki Ota）
首先，科学家们不习惯处理如此少量的液体，而且人们并非总是在出汗。海肯费尔德说：“许多应用将会在体育运动之外，在这些应用中，可穿戴腕带或贴片必须局部刺激汗液。”
贾维说，汗液传感器永远不会像血液测试那样准确，而血液测试是“黄金标准”。我们的身体严格控制血液的分子成分，但我们汗液的成分变化更大，有时会受到皮肤上微生物的影响——因此，汗液提供的信息的医学相关性需要经过严格的测试。然而，汗液确实有一个优势：用针头采集血液样本并不是以分分钟为单位评估健康的实用方法。
研究人员希望及时纳入更多传感器，这些传感器可能会提供更深入的身体状况图。贾维说：“我们想开发医疗应用。”他指出，研究表明汗液中的某些生物标志物可能与抑郁症患者的症状相关。“通过观察那些其他化学物质，我们也许能够获得关于个人心理健康的信息，”他说。
本文经许可转载，并于 首次发表 于 2016 年 1 月 27 日。