加州理工学院的研究人员希望开启可重复使用、连续汗液监测可穿戴设备的新时代。

在许多方面，持续健康监测被认为是可穿戴技术的黄金标准。然而，一个挑战是大多数传统的健康监测技术需要从患者那里获取具有侵入性且不舒服的血液样本。

或者，有些人已将汗液监测作为一种解决方案。

汗液传感器的一个版本。图片由加州理工学院提供

本周，来自加州理工学院（Caltech）的研究人员发表了一篇论文，描述了一种新的连续可重复使用的可穿戴汗液监测系统。

为什么要监测汗水？

如今，大多数可靠、详细的健康监测报告都来自血液分析。医学评估和代谢测试依赖于定期从患者身上抽取血液并将血液送到实验室进行测试和分析。这种方法对患者来说是不舒服或痛苦的，而且对实验室工作人员来说是劳动密集型和缓慢的。

与此同时，通过可穿戴技术进行持续健康监测的需求也在增加，因此用户可以被动地监测自己的健康状况。由于可穿戴设备无法抽取或分析血液，研究人员已将注意力转向其他健康监测技术——即通过汗液。

汗腺和化学痕迹的位置。图片由Sensors（巴塞尔）提供

汗水是健康监测的主要候选者，因为它是一种容易获得的体液，其中含有过多的化学物质，这些化学物质表明身体的营养和代谢状况。通过过渡到基于汗液的监测，一些研究人员（如加州理工学院的研究人员）希望开发一种非侵入性、持续的健康监测系统，超越当前可穿戴设备的有限功能。 

传统汗液监测器的挑战

尽管汗液监测可穿戴设备有潜在的好处，但研究人员在设计这些设备时面临着几个障碍。

根据加州理工学院的研究人员的说法，挑战之一是目前的汗液传感器在他们关注的分析物数量方面受到严重限制。这是因为大多数现有解决方案都集中在基于离子选择性电极或电活性分子的策略上。由于这个缺点，现有技术很少检测到大多数临床相关的营养素和代谢物。

除此之外，电流传感器不是很敏感，需要大量的汗水才能正常工作。这需要用户进行剧烈运动才能从传感器中获取任何有用的信息。许多提议的解决方案是不可重复使用的，在单次汗液样本后会失去附着力或功能。

加州理工学院创造了一个更敏感的汗水传感器

在他们发表在《自然》杂志上的新论文中，加州理工学院的研究人员提出了一种新的汗液监测系统，可以解决上述问题。

用于采样和生物传感的微流体汗液传感贴片的层组装示意图。图片（修改）由Nature 和 Wang 等人提供

该团队使用称为分子印迹聚合物的技术创建了一个超灵敏的汗液监测系统。这些分子印迹聚合物充当接收特定分析物的容器。这些聚合物内部是一种材料，当暴露在人体汗液中时，这种材料会在电压下被氧化或还原。通过定制传感器以针对特定分析物进行调整，与以前的解决方案相比，该系统需要更少的汗水来检测分析物。该技术还允许系统可重复使用。

由于该系统需要更少的汗水，该团队还开发了一种微流体系统，可以捕获和分析小样本。在这种设计中，患者会通过微弱的、无法察觉的电流流向皮肤出汗。然后通过微流体通道收集产生的汗液并输送到分析点，在那里可以评估代谢物和营养物质。

到目前为止，该系统已在实验室人类患者中取得成功，但该团队表示，在该技术进入市场之前还需要进行更多测试。