讀懂你的“汗水的新型可穿傳感器

寂靜天花板

不久前，美國工程人員研發出世界上第一個全電子集成系統，該系統可以在汗水中持續、無害地監測多種生化物。這項新科技打開了可穿戴設備的大門，當使用者出現類似疲勞過度、脫水、身體溫度過高等健康問題時，它就會立即發出警報。
& j( W2 c" ?# a- o8 Y; r
新型可穿傳感器可以從汗液中揭示什么？加州大學的工程師們給出了結果。

2 m: S: |4 e& t% k/ \+ n0 e準確地來說，這個“靈敏傳感系統”可以根據使用者皮膚的溫度，測算汗水里的代謝物和電解質，并將數據實時同步到智能手機上。盡管在過去十年中，有不少健康監測系統已經出現在消費者的電子設備上，但研究人員表示，這個在《自然》雜志上亮相的新設備，是世界上第一個全電子集成系統。
% }" l- H! S- C, W- }! |
來自加州大學電子工程和計算機科學系的教授阿里·捷維（Ali Javey）是這個項目的首席研究員，他說：“人類的汗水包含豐富的生理信息，這為‘無害可穿傳感器’提供了一種別具吸引力的測試品。然而，出汗過程是復雜的，并且需要從多方面提取出與皮膚有關的有效信息。所以我們研發出一種全電子集成系統，它能在同一時間內，有選擇地測算多種汗液分析物，而且能把分析數據無線傳送到智能手機中。我們的工作為‘以汗液為基礎的健康監測’開啟了一個新的科技平臺。”
, D/ a; b! D8 K8 N) C, n5 k4 i
' Y# n" ?! k$ I; y) n為了設計和開發這個“汗液傳感系統”，捷維和他的團隊專門咨詢了運動生理學家、加州大學綜合生物學教授喬治·布洛克斯（George Brooks）。布洛克斯表示，他被捷維的研究團隊所設計的傳感器所深深吸引。
( Y$ Y* G+ w! r5 i  p" N0 T& x
作為這項研究的合作者，他覺得制作一個可穿的汗液傳感器是非常不可思議的，因為這個新設備所測算的代謝產物和電解質，對于個人健康來說非常重要。“在無傷害的科技下，終有一日我們無需再挨一針一刀，就能知道自己身體狀況如何。”他這樣說道。
/ e( l' H' T% t
8 p2 m3 V! p( }" s  A5 P" ^7 ~從研究團隊所制作的樣本可以看到，在一個柔性電路板中有五個傳感器。這些傳感器可測算代謝物的葡萄糖和乳酸、電解質的鈉和鉀、以及皮膚溫度。而集成系統則能夠讓研究者通過測量皮膚溫度，實時地校準和配合其他傳感器的讀取情況，因為葡萄糖和乳酸傳感器的反應非常受溫度影響。
2 a7 O) ?$ m  o$ G
與傳感器相鄰的，是用現成硅膠原件制成的無線傳送電路板。研究人員使用了超過10個集成電路芯片，來負責傳感器測算、信號增強、體溫變化適應及數據的無線傳送。此外，他們還制作了專門的app（手機軟件），將傳感器的數據同步到手機，并連接到智能手環和頭帶上。
& j  h2 Y( ~& j1 C( f9 Y$ j
在實驗中，研究者將設備分發給進行各種室內外運動的志愿者們，研究目標踩單車或戶外跑步，測試時間從幾分鐘到長達一小時不等。通過一系列測試，他們希望今后能夠把所有電路功能整合到單獨一塊芯片上，這樣便能縮小設備的體積，一次也可以測算出更多結果。
5 l- ?) p, U0 N) e( J; ^* u, p  w) B
布洛克斯認為這個“傳感器”充滿潛力，未來或可運用在排汗以外的測算。他說：“既然這種‘可穿無害科技’能很好地應用在運動員身上，那么也有可能有更多的科技應用，比如說測量人們日常健康中至關重要的代謝物和電解質級別，或者為受傷或生病的人測量其他體液。”

首席研究員捷維則表示，他們的長遠目標是，把這個設備運用到醫學應用研究中。
4 Q5 B% L& h7 |0 n  G, \5 y