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【FuninUSA.NET综合报道】一种以汗液为动力的可穿戴设备有可能像贴创可贴一样毫不费力地实现连续、个性化的健康监测。加州大学圣迭戈分校的工程师们开发出了一种电子指套,它能监测指尖汗液中的重要化学成分水平,如葡萄糖、维生素甚至药物。
加州大学圣迭戈分校Aiiso Yufeng Li 家族化学与纳米工程系教授约瑟夫-王(Joseph Wang)的研究小组于9月3日在《自然-电子学》(Nature Electronics)上发表了这一进展。
这种装置紧紧包裹着手指,从一个不太可能的来源--指尖的汗液中获取能量。
指尖虽然很小,但却是人体出汗最多的部位之一,每个指尖都布满了一千多个汗腺。
即使在休息时,这些汗腺分泌的汗液也比身体其他部位多 100到 1000 倍。
在没有任何刺激或体力活动的情况下,这种源源不断的自然排汗为设备提供了可靠的能量来源,即使在不活动或睡眠期间也能为设备提供能量。
该装置由印制在轻薄、柔韧、可伸缩聚合物材料上的多个电子元件构成。
它的设计使其能够贴合手指,同时又足够耐用,能够承受反复的弯曲、拉伸和运动。
王说:它是基于能量收集和存储元件的出色集成,在一个流体微通道中装有多个生物传感器和相应的电子控制器,所有这些都在指尖上。
其运行的核心是生物燃料电池,位于设备与指尖接触的位置。
这些电池经过特别设计,能够有效收集汗液中的化学物质并将其转化为电能。
这些电能储存在一对可伸缩的氯化银锌电池中,为一套传感器(共四个)供电,每个传感器负责监测一种特定的生物标志物:葡萄糖、维生素C、乳酸盐和左旋多巴(一种治疗帕金森病的药物)。
当汗液通过微小的纸质微流体通道流向这些传感器时,设备就会分析生物标志物的水平,同时从采样的汗液中获取所需的能量。
一个小型芯片处理来自传感器的信号,并通过蓝牙低能耗将数据无线传输到定制的智能手机或笔记本电脑应用程序。
这项研究的共同第一作者、加州大学圣迭戈分校雅各布斯工程学院王志超研究小组的博士后研究员丁世超(Shichao Ding)说:这就是指尖上的自动健康监测。
"佩戴者可以处于休息或睡眠状态,设备仍能采集能量并跟踪生物标志物水平"。
在测试中,受试者全天佩戴该设备,跟踪进餐时的葡萄糖水平、案头工作和运动时的乳酸水平、喝橙汁时的维生素C水平,以及食用蚕豆(一种天然化合物来源)后的左旋多巴水平。
丁和共同第一作者塔莫格娜-萨哈(Tamoghna Saha)说,这种设备可以通过检测不同的生物标志物来定制,以满足个人的健康需求。
研究人员正致力于开发一种闭环系统,它不仅能监测生物标志物,还能根据收集到的数据进行治疗。
例如,在糖尿病的情况下,这种设备可以持续监测葡萄糖水平,并根据需要自动提供胰岛素,然后通过进一步监测生物标志物水平来评估治疗效果。
Ding说:集自主供电、传感和治疗于一体的设备是我们的终极目标。
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