新型可穿感測器：讀懂你的「汗水」|感測器|汗水|系統

06-19

　　編譯、圖/廣州日報記者黃嵐

　　實習生區洳菲

　　不久前，美國工程人員研發出世界上第一個全電子集成系統，該系統可以在汗水中持續、無害地監測多種生化物。這項新科技打開了可穿戴設備的大門，當使用者出現類似疲勞過度、脫水、身體溫度過高等健康問題時，它就會立即發出警報。

　　新型可穿感測器可以從汗液中揭示什麼？加州大學的工程師們給出了結果。

　　準確地來說，這個「靈敏感測系統」可以根據使用者皮膚的溫度，測算汗水裡的代謝物和電解質，並將數據實時同步到智能手機上。儘管在過去十年中，有不少健康監測系統已經出現在消費者的電子設備上，但研究人員表示，這個在《自然》雜誌上亮相的新設備，是世界上第一個全電子集成系統。

　　來自加州大學電子工程和計算機科學系的教授阿里·捷維（Ali Javey）是這個項目的首席研究員，他說：「人類的汗水包含豐富的生理信息，這為『無害可穿感測器』提供了一種別具吸引力的測試品。然而，出汗過程是複雜的，並且需要從多方面提取出與皮膚有關的有效信息。所以我們研發出一種全電子集成系統，它能在同一時間內，有選擇地測算多種汗液分析物，而且能把分析數據無線傳送到智能手機中。我們的工作為『以汗液為基礎的健康監測』開啟了一個新的科技平台。」

　　為了設計和開發這個「汗液感測系統」，捷維和他的團隊專門諮詢了運動生理學家、加州大學綜合生物學教授喬治·布洛克斯（George Brooks）。布洛克斯表示，他被捷維的研究團隊所設計的感測器所深深吸引。

　　作為這項研究的合作者，他覺得製作一個可穿的汗液感測器是非常不可思議的，因為這個新設備所測算的代謝產物和電解質，對於個人健康來說非常重要。「在無傷害的科技下，終有一日我們無需再挨一針一刀，就能知道自己身體狀況如何。」他這樣說道。

　　從研究團隊所製作的樣本可以看到，在一個柔性電路板中有五個感測器。這些感測器可測算代謝物的葡萄糖和乳酸、電解質的鈉和鉀、以及皮膚溫度。而集成系統則能夠讓研究者通過測量皮膚溫度，實時地校準和配合其他感測器的讀取情況，因為葡萄糖和乳酸感測器的反應非常受溫度影響。

　　與感測器相鄰的，是用現成硅膠原件製成的無線傳送電路板。研究人員使用了超過10個集成電路晶元，來負責感測器測算、信號增強、體溫變化適應及數據的無線傳送。此外，他們還製作了專門的app（手機軟體），將感測器的數據同步到手機，並連接到智能手環和頭帶上。

　　在實驗中，研究者將設備分發給進行各種室內外運動的志願者們，研究目標踩單車或戶外跑步，測試時間從幾分鐘到長達一小時不等。通過一系列測試，他們希望今後能夠把所有電路功能整合到單獨一塊晶元上，這樣便能縮小設備的體積，一次也可以測算出更多結果。

　　布洛克斯認為這個「感測器」充滿潛力，未來或可運用在排汗以外的測算。他說：「既然這種『可穿無害科技』能很好地應用在運動員身上，那麼也有可能有更多的科技應用，比如說測量人們日常健康中至關重要的代謝物和電解質級別，或者為受傷或生病的人測量其他體液。」

　　首席研究員捷維則表示，他們的長遠目標是，把這個設備運用到醫學應用研究中。