由仙人掌脊柱启发的汗液传感器

仙人掌刺的示意图启发表皮集汗斑和通过楔形通道的液滴运输。

资料来源:浦项科技大学

汗液是一种不需要采集血液就能分析体内生物分析物的有效体液。的汗水传感器可以减少糖尿病患者反复抽血的麻烦吗可穿戴设备用于日常医疗保健监控。然而，汗液分泌率不规律和低，阻碍了汗液传感器的实际应用。现在迫切需要有效地收集这些汗液。

为此，浦项工科大学化学工学系教授赵吉元(音)和博士研究生孙钟铉(音)最近模仿仙人掌刺的原理，开发出了能迅速收集汗水的皮肤贴片。

仙人掌生长在干旱的环境中，为了生存，它们会把刺尖上形成的水滴移到根部。在这一过程中，由于施加在水滴曲面内外的压力不同，微小水滴会移动。这种现象叫做拉普拉斯压强。

赵吉元教授研究组开发的这一贴片，就是利用了仙人掌刺的吸水原理。研究人员通过使用带有超疏水/超亲水表面的楔形润湿性模式来模拟仙人掌棘的结构。通过这种方式，在楔形图案表面上的汗珠会自发地移动到楔形图案的宽端，因为液滴前后表面之间的拉普拉斯压差是最大的。

研究结果表明，楔型通道在不需要额外作用力的情况下，无论微流控通道的倾斜度如何，都能快速自发地收集汗水。此外，楔形通道具有很高的集汗效率，因为它可以将几乎所有的汗滴输送到传感区域，而不会在通道内留下太多汗滴，这使得它能够比传统的微流控通道更快地收集汗液。这使得贴片能够持续监测血液中的生物分析物。

浦项工科大学教授赵吉元(音)解释说:“由于收集汗液的困难，在可穿戴保健设备上的使用受到了阻碍。”他补充说，“新开发的贴片可以快速收集汗水，并方便在血糖监测等各种可穿戴医疗设备上使用，从而解决了这一问题。”