身体健康监测小助手：神奇的汗液传感器

不久前，美国工程人员研发出世界上第一个全电子集成系统，该系统可以在汗水中持续、无害地监测多种生化物。这项新科技打开了可穿戴设备的大门，当使用者出现类似疲劳过度、脱水、身体温度过高等健康问题时，它就会立即发出警报。

新型可穿传感器可以从汗液中揭示什么？加州大学的工程师们给出了结果。
  
准确地来说，这个“灵敏传感系统”可以根据使用者皮肤的温度，测算汗水里的代谢物和电解质，并将数据实时同步到智能手机上。尽管在过去十年中，有不少健康监测系统已经出现在消费者的电子设备上，但研究人员表示，这个在《自然》杂志上亮相的新设备，是世界上第一个全电子集成系统。
  
来自加州大学电子工程和计算机科学系的教授阿里·捷维（Ali Javey）是这个项目的首席研究员，他说：“人类的汗水包含丰富的生理信息，这为‘无害可穿传感器’提供了一种别具吸引力的测试品。然而，出汗过程是复杂的，并且需要从多方面提取出与皮肤有关的有效信息。所以我们研发出一种全电子集成系统，它能在同一时间内，有选择地测算多种汗液分析物，而且能把分析数据无线传送到智能手机中。我们的工作为‘以汗液为基础的健康监测’开启了一个新的科技平台。”
  
为了设计和开发这个“汗液传感系统”，捷维和他的团队专门咨询了运动生理学家、加州大学综合生物学教授乔治·布洛克斯（George Brooks）。布洛克斯表示，他被捷维的研究团队所设计的传感器所深深吸引。
  
作为这项研究的合作者，他觉得制作一个可穿的汗液传感器是非常不可思议的，因为这个新设备所测算的代谢产物和电解质，对于个人健康来说非常重要。“在无伤害的科技下，终有一日我们无需再挨一针一刀，就能知道自己身体状况如何。”他这样说道。
  
从研究团队所制作的样本可以看到，在一个柔性电路板中有五个传感器。这些传感器可测算代谢物的葡萄糖和乳酸、电解质的钠和钾、以及皮肤温度。而集成系统则能够让研究者通过测量皮肤温度，实时地校准和配合其他传感器的读取情况，因为葡萄糖和乳酸传感器的反应非常受温度影响。
  
与传感器相邻的，是用现成硅胶原件制成的无线传送电路板。研究人员使用了超过10个集成电路芯片，来负责传感器测算、信号增强、体温变化适应及数据的无线传送。此外，他们还制作了专门的app（手机软件），将传感器的数据同步到手机，并连接到智能手环和头带上。
  
在实验中，研究者将设备分发给进行各种室内外运动的志愿者们，研究目标踩单车或户外跑步，测试时间从几分钟到长达一小时不等。通过一系列测试，他们希望今后能够把所有电路功能整合到单独一块芯片上，这样便能缩小设备的体积，一次也可以测算出更多结果。
 
布洛克斯认为这个“传感器”充满潜力，未来或可运用在排汗以外的测算。他说：“既然这种‘可穿无害科技’能很好地应用在运动员身上，那么也有可能有更多的科技应用，比如说测量人们日常健康中至关重要的代谢物和电解质级别，或者为受伤或生病的人测量其他体液。”
  
首席研究员捷维则表示，他们的长远目标是，把这个设备运用到医学应用研究中。