一種柔性電子傳感貼片，可以縫在衣服上

現(xiàn)在，很多可穿戴健康設(shè)備都安裝了微型傳感器，借助智能手環(huán)和手表上的觸摸屏和按鈕，人們可以追蹤體溫、心率、步數(shù)等各式各樣的數(shù)據(jù)，分析自己的健康指數(shù)。

運(yùn)動(dòng)和疾病都會造成數(shù)據(jù)波動(dòng)，通過觀察變化規(guī)律，用戶可以知道自己的心率是否正常，睡眠是否安穩(wěn)，或者是否缺乏鍛煉。最終對自己的健康程度有大致的了解。

不過現(xiàn)有的可穿戴設(shè)備仍然有力所不能及的地方：雖然已經(jīng)無限貼近人的身體和皮膚，卻無法對體液、皮膚代謝物或其他生物指標(biāo)加以利用。

原因很簡單，很多生物指標(biāo)必須從人體內(nèi)部獲取，比如采集血液或尿液樣本。要求用戶用一臺小型消費(fèi)級電子設(shè)備進(jìn)行如此復(fù)雜的測試，實(shí)在有些不切實(shí)際。

為了更有效地利用人體分泌物，塔夫茨大學(xué)的工程師們近日分享了最新研究成果。他們開發(fā)了一種柔性電子傳感貼片，可以縫在衣服上，采集并分析汗液，獲取一系列生物指標(biāo)，包括鈉離子和銨離子（電解質(zhì)），pH值和乳酸等參數(shù)。

研究人員介紹，傳感器是以貼片的樣式制作的，可以安裝在創(chuàng)可貼的紗布上。這樣一來，汗水既可以被傳感器捕捉、分析，還可以透過紗布蒸發(fā)。而且紗布的四周是經(jīng)過密封處理的，與皮膚貼合緊密，阻止了汗液四散。

傳感器表面可以收集汗液并實(shí)時(shí)測量，隨后將數(shù)據(jù)傳回?zé)o線讀取裝置，用于更細(xì)致的分類和分析。例如，汗液中的鈉可以反映出電解質(zhì)是否平衡，氯離子水平可用于診斷和監(jiān)測囊性纖維化，乳酸濃度可以顯示肌肉是否疲勞，皮質(zhì)醇能夠評估壓力水平和新陳代謝狀態(tài)。

這些數(shù)據(jù)通常用于衡量專業(yè)運(yùn)動(dòng)員的身體狀況，其科學(xué)性已經(jīng)獲得了普遍認(rèn)可。

之所以選擇汗液，而不是血液或尿液，是因?yàn)槠淙菀撰@取的特性。論文第一作者塔夫茨大學(xué)博士后Trupti Terse-Thakoor表示，“汗水很容易收集，而且能做到無創(chuàng)收集。液體中含有的生物標(biāo)志物與血漿水平密切相關(guān)，可以作為一種出色的替代診斷液體。”

制作出原型試驗(yàn)設(shè)備后，研究人員招募了7名志愿者進(jìn)行測試，監(jiān)測他們在運(yùn)動(dòng)中的電解質(zhì)和代謝反應(yīng)。參與者有男有女，身體素質(zhì)各不相同，而且之前全都沒有飲食限制。

測試中，每個(gè)人都被要求進(jìn)行至少30分鐘的動(dòng)感單車或跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)。整個(gè)過程中，傳感器都會貼在他們的皮膚上，每隔5-30秒進(jìn)行一次生物數(shù)據(jù)收集。

收集來的數(shù)據(jù)被用于執(zhí)行最大攝氧量測試，分析受試者的吸氧量變化。該測試被視為是衡量身體健康水平的“金標(biāo)準(zhǔn)”。

貼在創(chuàng)可貼上的傳感器

從研究結(jié)果來看，項(xiàng)目的可行性已經(jīng)得到的驗(yàn)證，鈉離子、銨離子和 pH 值等生物指標(biāo)都可以測量出來。不過研究人員承認(rèn)，目前研究仍缺少嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化測量流程和經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)組。

換句話說，研究剛剛經(jīng)過了概念驗(yàn)證，仍處于起步階段。至于收集上來的數(shù)據(jù)和分析得出的生物指標(biāo)能夠提供多少有價(jià)值的信息，這些信息對衡量健康水平又有多大的幫助，還需要進(jìn)一步挖掘。

“這將是傳感器開發(fā)的下一步，它在實(shí)時(shí)連續(xù)測量多種生物指標(biāo)方面的有效性仍需驗(yàn)證，”論文作者表示，“尤其是在期望這種技術(shù)能替代標(biāo)準(zhǔn)化臨床測試的前提下?！?/p>

塔夫茨工程學(xué)院電氣與計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授，研究的共同作者Sameer Sonkusale表示，這項(xiàng)研究是 “更大戰(zhàn)略” 的一部分。

未來他們希望讓這種柔性的電子傳感設(shè)備更加普及，配合其他模塊和傳感器陣列，就可以獨(dú)立運(yùn)行并執(zhí)行分析工作。通過涂有導(dǎo)電材料的細(xì)線，傳感器就可以集成到衣服中。如果在其表面使用不同的涂層，就能用于檢測不同的生物指標(biāo)，然后無線傳輸?shù)?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/107/" target="_blank">手機(jī)應(yīng)用當(dāng)中。