理想的醫(yī)療保健系統(tǒng)應(yīng)該能夠在患者疾病發(fā)作前提供健康狀況監(jiān)測(cè)和治療。當(dāng)患者出現(xiàn)不正常的健康狀況時(shí)，系統(tǒng)能夠檢測(cè)并解決問(wèn)題。目前，患者通常是在出現(xiàn)明顯癥狀以后開(kāi)始就醫(yī)，然后接受專科醫(yī)生的被動(dòng)治療和監(jiān)測(cè)。因此，迫切需要一種能夠幫助患者在無(wú)需昂貴設(shè)備或?qū)I(yè)人員參與的情況下對(duì)自己進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)的方法，以便及早發(fā)現(xiàn)并及時(shí)管理疾病。

隨著醫(yī)療診斷技術(shù)的發(fā)展，可穿戴生物傳感器技術(shù)持續(xù)開(kāi)拓，它為當(dāng)前面臨的醫(yī)療問(wèn)題提供了創(chuàng)新的解決方案?？纱┐魃飩鞲衅髂軌蛟谂c被采樣生物流體直接接觸的同時(shí)，通過(guò)對(duì)生物流體中生化標(biāo)志物的動(dòng)態(tài)、無(wú)創(chuàng)測(cè)量，提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的生理信息，而不會(huì)給佩戴者帶來(lái)不適。

近些年，可穿戴電子設(shè)備發(fā)展迅速，它們已經(jīng)可以準(zhǔn)確測(cè)量心率、體溫和血壓等生命體征，反映并監(jiān)測(cè)用戶的健康狀況。然而，這些生物物理參數(shù)缺乏關(guān)于人體動(dòng)態(tài)生化和代謝過(guò)程的直接信息。生物流體（如汗液、眼淚、唾液或組織液）作為分析物備受關(guān)注，因?yàn)樗鼈円子诓蓸樱袧摿νㄟ^(guò)了解人體更深層次的生物分子狀態(tài)提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的生理信息。

與其它生物流體相比，汗液中含有豐富的分析物，可以傳達(dá)人體的生理信息，并與血液水平密切相關(guān)，在可穿戴傳感方面具有巨大優(yōu)勢(shì)。可穿戴汗液監(jiān)測(cè)平臺(tái)能夠在汗液產(chǎn)生的位置收集并分析汗液，從而實(shí)現(xiàn)自主、連續(xù)、實(shí)時(shí)的感知。汗液的原位定量分析，對(duì)于監(jiān)測(cè)生理健康狀況和診斷疾病具有十分重要的意義。

自2013年首次提出用于實(shí)時(shí)分析汗液乳酸的可穿戴汗液傳感器以來(lái)，后續(xù)很多研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)汗液中電解質(zhì)、代謝產(chǎn)物、藥物、微量元素等信息的監(jiān)測(cè)。熒光傳感和比色法等光學(xué)方法以及電化學(xué)傳感方法，已經(jīng)應(yīng)用于汗液分析物的檢測(cè)。電化學(xué)傳感是一種常見(jiàn)且成熟的汗液分析方法，廣泛應(yīng)用于可穿戴傳感器，憑借其高性能、便攜性、簡(jiǎn)單性和低成本而主導(dǎo)了臨床診斷應(yīng)用。

近來(lái)持續(xù)的技術(shù)發(fā)展，推動(dòng)了可穿戴電化學(xué)汗液傳感器的日益成熟。能夠同時(shí)檢測(cè)多種分析物的完全集成的多路傳感系統(tǒng)，提高了汗液傳感器的實(shí)用性，為大規(guī)模臨床和生理研究提供了通用的可穿戴平臺(tái)。

離子電滲療法的應(yīng)用，使得久坐場(chǎng)景下的主動(dòng)排汗成為可能，從而滿足疾病診斷和健康監(jiān)測(cè)的要求。微流控技術(shù)的集成克服了許多影響數(shù)據(jù)完整性和汗液收集的問(wèn)題，同時(shí)大大改善了樣本傳遞，從而提高了汗液分析物測(cè)量的時(shí)間分辨率和準(zhǔn)確性。

在可穿戴供能系統(tǒng)方面，集成能量收集和存儲(chǔ)器件的自供電可穿戴傳感器，有助于高效、可持續(xù)自主可穿戴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。這些傳感器將生成大量的時(shí)序數(shù)據(jù)，可以通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析，從而推動(dòng)醫(yī)療個(gè)性化和智能化時(shí)代的到來(lái)。

首先，研究人員總結(jié)了利用可穿戴傳感器監(jiān)測(cè)汗液的優(yōu)勢(shì)，詳細(xì)介紹了汗液中反映人體生理信息的各種分析物，并給出了汗液刺激和收集的方法。

微流控汗液傳感器示例

然后，研究人員展示了可穿戴電化學(xué)汗液傳感器的組件。對(duì)于傳感元件，需要考量為不同分析物選擇合適的傳感模式和電化學(xué)檢測(cè)方法。對(duì)于電子元件，除了實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芡?，還需要強(qiáng)調(diào)供電方法的優(yōu)化。

不同材料制成的可穿戴汗液傳感器示例

自供電傳感器示例

進(jìn)而，研究人員詳細(xì)介紹了一些典型的傳感器件，它們?cè)卺槍?duì)不同分析物的可穿戴電化學(xué)汗液傳感器的發(fā)展史上具有重要意義。

用于檢測(cè)代謝物和電解質(zhì)的可穿戴電化學(xué)汗液傳感器發(fā)展史

最后，研究人員闡明了可穿戴電化學(xué)汗液傳感器在生物醫(yī)學(xué)傳感領(lǐng)域具有的巨大優(yōu)勢(shì)和潛力，總結(jié)了可穿戴汗液傳感器未來(lái)面臨的挑戰(zhàn)和可能的發(fā)展方向。具體來(lái)說(shuō)包括：進(jìn)一步開(kāi)發(fā)綜合、多功能汗液分析；提高汗液樣本的可靠性；開(kāi)發(fā)更高效的能量收集和存儲(chǔ)器件；檢測(cè)汗液中的低濃度分析物；改善久坐環(huán)境中的汗液刺激和收集方法。

參考文獻(xiàn)：Wearable and flexible electrochemical sensors for sweat analysis: a review

編輯：黃飛

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