現(xiàn)在，很多可穿戴健康設備都安裝了微型傳感器，借助智能手環(huán)和手表上的觸摸屏和按鈕，人們可以追蹤體溫、心率、步數等各式各樣的數據，分析自己的健康指數。

運動和疾病都會造成數據波動，通過觀察變化規(guī)律，用戶可以知道自己的心率是否正常，睡眠是否安穩(wěn)，或者是否缺乏鍛煉。最終對自己的健康程度有大致的了解。

不過現(xiàn)有的可穿戴設備仍然有力所不能及的地方：雖然已經無限貼近人的身體和皮膚，卻無法對體液、皮膚代謝物或其他生物指標加以利用。

原因很簡單，很多生物指標必須從人體內部獲取，比如采集血液或尿液樣本。要求用戶用一臺小型消費級電子設備進行如此復雜的測試，實在有些不切實際。

為了更有效地利用人體分泌物，塔夫茨大學的工程師們近日分享了最新研究成果。他們開發(fā)了一種柔性電子傳感貼片，可以縫在衣服上，采集并分析汗液，獲取一系列生物指標，包括鈉離子和銨離子（電解質），pH 值和乳酸等參數。研究成果以論文形式發(fā)表于NPJ Flexible Electronics上。

研究人員介紹，傳感器是以貼片的樣式制作的，可以安裝在創(chuàng)可貼的紗布上。這樣一來，汗水既可以被傳感器捕捉、分析，還可以透過紗布蒸發(fā)。而且紗布的四周是經過密封處理的，與皮膚貼合緊密，阻止了汗液四散。

傳感器表面可以收集汗液并實時測量，隨后將數據傳回無線讀取裝置，用于更細致的分類和分析。例如，汗液中的鈉可以反映出電解質是否平衡，氯離子水平可用于診斷和監(jiān)測囊性纖維化，乳酸濃度可以顯示肌肉是否疲勞，皮質醇能夠評估壓力水平和新陳代謝狀態(tài)。

這些數據通常用于衡量專業(yè)運動員的身體狀況，其科學性已經獲得了普遍認可。

之所以選擇汗液，而不是血液或尿液，是因為其容易獲取的特性。論文第一作者塔夫茨大學博士后 Trupti Terse-Thakoor 表示，“汗水很容易收集，而且能做到無創(chuàng)收集。液體中含有的生物標志物與血漿水平密切相關，可以作為一種出色的替代診斷液體?！?/p>

制作出原型試驗設備后，研究人員招募了 7 名志愿者進行測試，監(jiān)測他們在運動中的電解質和代謝反應。參與者有男有女，身體素質各不相同，而且之前全都沒有飲食限制。

測試中，每個人都被要求進行至少 30 分鐘的動感單車或跑步機運動。整個過程中，傳感器都會貼在他們的皮膚上，每隔 5-30 秒進行一次生物數據收集——消費級健康監(jiān)控技術大多是每隔 5-30 秒運行一次。

收集來的數據被用于執(zhí)行最大攝氧量測試，分析受試者的吸氧量變化。該測試被視為是衡量身體健康水平的“金標準”。

圖 | 貼在創(chuàng)可貼上的傳感器（來源：Tufts University）

從研究結果來看，項目的可行性已經得到的驗證，鈉離子、銨離子和 pH 值等生物指標都可以測量出來。不過研究人員承認，目前研究仍缺少嚴格的標準化測量流程和經過統(tǒng)計學驗證的數據組。

換句話說，研究剛剛經過了概念驗證，仍處于起步階段。至于收集上來的數據和分析得出的生物指標能夠提供多少有價值的信息，這些信息對衡量健康水平又有多大的幫助，還需要進一步挖掘。

“這將是傳感器開發(fā)的下一步，它在實時連續(xù)測量多種生物指標方面的有效性仍需驗證，”論文作者表示，“尤其是在期望這種技術能替代標準化臨床測試的前提下?！?/p>

塔夫茨工程學院電氣與計算機工程學教授，研究的共同作者 Sameer Sonkusale 表示，這項研究是 “更大戰(zhàn)略” 的一部分。

未來他們希望讓這種柔性的電子傳感設備更加普及，配合其他模塊和傳感器陣列，就可以獨立運行并執(zhí)行分析工作。通過涂有導電材料的細線，傳感器就可以集成到衣服中。如果在其表面使用不同的涂層，就能用于檢測不同的生物指標，然后無線傳輸到手機應用當中。