能够检测汗液成分的可穿戴皮肤传感器，未来或可取代抽血等侵入性检测手段，并实时提供脱水、疲劳及其他健康问题的更新信息。
研究人员利用这些传感器，对志愿者的汗液速率以及汗液中的电解质和代谢物进行监测，志愿者包括正在运动的人员，以及因化学方法诱导出汗的其他人员。
“该项目的目标不仅是制造传感器，还要开始开展大量受试者研究，看看汗液能告诉我们什么。我常说，要‘解码’汗液成分，”资深作者、加利福尼亚大学伯克利分校电气工程与计算机科学教授阿里·贾维（Ali Javey）说。
“为此，我们需要可靠、可重复、且能够规模化制造的传感器，以便将多个传感器放置在身体的不同部位，并应用于众多受试者，”同时担任劳伦斯伯克利国家实验室教职科学家的贾维说。
大批量、低成本
据《科学进展》（Science Advances）报道，科学家已开发出一种“卷对卷”加工技术，能够像在报纸上印刷文字一样，快速将传感器印刷在塑料片上。
新型传感器包含一根螺旋状微型管，即微流控通道，可从皮肤表面吸取汗液。通过追踪汗液在微流控通道中的流动速度，传感器便能显示一个人出汗的多少，即其汗液速率。
微流控通道还配备了化学传感器，可检测钾、钠等电解质以及葡萄糖等代谢物的浓度。
贾维及其团队与芬兰技术研究中心（VTT）的研究人员合作，开发出一种类似丝网印刷的“卷对卷”加工技术，以快速制造传感器贴片。
“卷对卷加工技术能够以低成本实现一次性贴片的大批量生产，”VTT 的尤西·希尔图宁（Jussi Hiltunen）说。“当测试设备的数量不再限制研究时，学术团队便能从卷对卷技术中获得显著益处。此外，规模化制造也表明，将汗液传感概念应用于实际场景具有潜力。”
实时健康监测
为更好地了解汗液能够反映人体实时健康状况的哪些信息，研究人员首先将汗液传感器放置于志愿者身体的不同部位，包括前额、前臂、腋下和上背部，并在志愿者骑健身单车时，测量其汗液速率以及汗液中的钠和钾含量。
研究发现，局部汗液速率可以反映运动期间人体的整体液体流失情况，这意味着追踪汗液速率或许能够提醒运动员，何时他们可能已经过度用力。
“传统做法是在一定时间内从身体收集汗液，然后再进行分析，”加利福尼亚大学伯克利分校材料科学与工程专业的研究生、论文主要作者之一宁银银（Hnin Yin Yin Nyein）说。
“因此，人们很难以较高分辨率清晰地观察到动态变化。借助这些可穿戴设备，我们现在可以持续采集身体不同部位的数据，例如了解局部汗液流失如何能够推算全身液体流失情况。”
研究人员还利用这些传感器，比较了健康人群与糖尿病患者的汗液葡萄糖水平和血糖水平，发现单次汗液葡萄糖测量结果未必能够反映一个人的血糖水平。
“long期以来，人们一直寄希望于无创汗液检测能够取代基于血液的测量方法，用于诊断和监测糖尿病，但我们已经证明，汗液与血糖水平之间并不存在简单、普遍适用的相关性，”同为材料科学与工程专业研究生、论文另一位主要作者的玛丽卡·巴里亚（Mallika Bariya）说。
“这一点对学界十分重要，因此今后我们将重点研究个体化或多参数相关性。”
其他合著者来自芬兰技术研究中心（VTT）和加利福尼亚大学伯克利分校。研究工作得到了美国国家科学基金会（NSF）移动计算与移动能源技术纳米制造系统项目、伯克利传感器与致动器中心以及巴卡尔奖学金的资助。
