在一篇论文中,该团队描述了一种新的传感器设计,可以使用“卷到卷”加工技术快速制造,该技术基本上将传感器印在报纸上的一张塑料板上。
他们使用这些传感器来监测志愿者的出汗率,以及汗水中的电解质和代谢物,这些志愿者分别是在锻炼的志愿者和其他经历了化学诱导出汗的志愿者。”项目的目标不仅仅是使传感器但开始做许多主题研究,看看汗水告诉我们什么,我总是说“解码”汗液成分,”阿里·贾维说,一个加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学教授,这篇论文的主要作者。“为此,我们需要可靠的、可复制的传感器,我们可以按比例制造,这样我们就可以把多个传感器放在身体的不同位置,并把它们放在许多对象上,”同时也是劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的教职科学家的贾维(Javey)说。
这种新型传感器包含一个螺旋微管,或称微流体,可以吸走皮肤上的汗液。通过追踪汗液在微流体中的流动速度,传感器可以报告一个人的出汗量或出汗率。微流体还配备了化学传感器,可以检测钾和钠等电解质的浓度,以及葡萄糖等代谢物的浓度。
Javey和他的团队与芬兰VTT技术研究中心的研究人员合作,开发了一种快速制造传感器贴片的方法,这种方法采用卷对卷的加工技术,类似于丝网印刷。VTT公司的Jussi Hiltunen表示:“卷对卷工艺能够以低成本大批量生产一次性贴片。”“当测试设备的数量不限制研究时,学术团体可以从滚对滚技术中获得显著的好处。此外,大规模的制造展示了汗液传感概念在实际应用中的潜力。”
为了更好地了解汗液对人体健康的实时影响,研究人员首先将汗液传感器放在志愿者身体的不同位置——包括前额、前臂、腋下和上背部——他们在骑车锻炼时,测量了他们的出汗率以及汗水中的钠和钾含量。
他们发现,局部出汗率可以显示出运动过程中身体的总体水分流失,这意味着当运动员可能太用力时,跟踪出汗率可能是一种提醒他们的方法。加州大学伯克利分校(UC Berkeley)材料科学与工程专业的研究生、论文的主要作者之一殷殷年(Hnin Yin Yin Nyein)说:“传统上,人们所做的是在一段时间内收集人体的汗液,然后对其进行分析。”“所以你无法用很好的分辨率很好地看到动态变化。使用这些可穿戴设备,我们现在可以持续收集身体不同部位的数据,例如了解局部汗液流失如何可以估计整个身体的体液流失。”
他们还使用传感器比较了健康和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并不一定能表明一个人的血糖水平。“人们一直希望,非侵入性汗液测试可以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,汗液和血糖水平之间并不存在简单、普遍的相关性。”加州大学伯克利分校材料科学与工程专业的研究生、论文的另一位主要作者马利卡·巴里亚说。“让社区知道这一点很重要,这样我们就能专注于研究个性化或多参数相关性。”
来源:加州大学伯克利分校