汗液驱动的可穿戴设备有可能像贴创可贴一样轻松地实现持续、个性化的健康监测。加州大学圣地亚哥分校的工程师们已经开发出一种电子手指包，它可以监测重要的化学物质水平，如葡萄糖、维生素，甚至药物，这些化学物质存在于指尖的汗液中，并从中获取能量。
这一进展发表在9月3日的《自然电子》杂志上，由约瑟夫·王的研究小组发表，他是加州大学圣地亚哥分校化学与纳米工程系李宇峰家族教授。
这个装置紧紧地包裹在手指上，从一个意想不到的来源——指尖的汗水中获取能量。指尖虽然很小，但却是人体分泌汗液最多的部位之一，每个指尖都布满了1000多个汗腺。这些腺体产生的汗液比身体其他部位多100到1000倍，即使在休息时也是如此。在没有任何刺激或身体活动的情况下，这种持续不断的自然汗水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。
该装置由几个印刷在薄、柔性和可拉伸的聚合物材料上的电子元件构成。它的设计使它符合手指，同时足够耐用，可以承受反复弯曲，拉伸和运动。王说:“它基于能量收集和存储组件的卓越集成，在一个流体微通道中有多个生物传感器，以及相应的电子控制器，所有这些都在指尖上。”
其运行的核心是生物燃料电池，放置在设备与指尖接触的地方。这些电池经过特殊设计，可以有效地收集汗液中的化学物质并将其转化为电能。这些电被储存在一对可伸缩的氯化锌银电池中，这些电池为一组传感器供电——总共四个——每个传感器的任务是监测一种特定的生物标志物:葡萄糖、维生素C、乳酸和左旋多巴(一种用于治疗帕金森病的药物)。当汗液通过微小的纸微流体通道进入这些传感器时，该设备分析生物标志物水平，同时从其采样的汗液中提取所需的能量。一个小芯片处理来自传感器的信号，并通过低功耗蓝牙将数据无线传输到定制设计的智能手机或笔记本电脑应用程序。
“这是指尖上的自动健康监测，”该研究的第一作者之一，加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院王研究小组的博士后研究员丁世超说。“佩戴者可以休息或睡觉，该设备仍然可以收集能量并跟踪生物标志物水平。”
在测试中，一名受试者一整天都戴着该设备，以跟踪用餐时的葡萄糖水平、伏笔工作和锻炼时的乳酸水平、喝橙汁时的维生素C水平，以及吃蚕豆(一种天然的化合物来源)后的左旋多巴水平。
Ding和共同第一作者Tamoghna Saha说，该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。研究人员正在开发一种闭环系统，不仅可以监测生物标志物，还可以根据收集到的数据进行治疗。例如，在糖尿病的情况下，这样的设备可以持续监测血糖水平，并根据需要自动输送胰岛素，然后通过进一步监测生物标志物水平来评估治疗的有效性。
“自主动力，传感和治疗都在一个设备中——这是最终的目标，”丁说。
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