检测基于线程的可穿戴汗液传感器中的健康标记
工程师们创造了一种灵活的电子传感贴片,可以缝在衣服上,以分析汗液中的多种标记。该贴片可用于诊断和监测急性和慢性健康状况,或监测运动或工作场所表现期间的健康状况。该设备由特殊的传感线、柔性电子元件和无线连接组成,用于实时数据采集、存储和处理。
典型的消费者健康监测器可以跟踪心率、温度、血糖、步行距离和其他粗略测量;但是,医疗数据收集或高性能运动或军事应用需要更详细地了解个人的健康、压力和表现。尤其是电解质和其他生物分子等代谢标志物,为准确评估运动表现、工作场所安全、临床诊断和管理慢性健康状况提供了更直接的人体健康指标。
该贴片设备对汗液中存在的重要生物标志物进行实时测量,包括钠和铵离子(电解质)、乳酸(一种代谢物)和酸度(pH)。该设备平台还可以集成各种传感器,能够跟踪汗液中几乎所有的标记。所进行的测量可以具有有用的诊断应用:汗液中的钠可以指示体内的水合状态和电解质失衡;乳酸浓度可以作为肌肉疲劳的指标;氯离子水平可用于诊断和监测囊性纤维化;皮质醇是一种压力荷尔蒙,可用于评估情绪压力以及代谢和免疫功能。运动员可以在体力消耗期间监测各种标志物,以帮助预测比赛期间的表现高峰或下降。
将传感器集成到衣服中的能力是通过涂有导电墨水的柔性线实现的。不同的涂层会改变螺纹的功能;例如,可以通过用掺入乳酸氧化酶的酶传感材料涂覆线来检测乳酸。 pH 传感线涂有对酸度有反应的聚苯胺,依此类推。线传感器阵列集成到衣服或贴片中,并连接到微型电路模块和微处理器,具有与智能手机进行无线通信的能力。
研究人员在人体受试者身上测试了该装置,监测他们在固定自行车上进行最大强度运动时的电解质和代谢物反应。传感器能够在 5 到 30 秒的时间间隔内检测到分析物水平上下移动的变化——足以满足大多数实时跟踪需求。该研究表明,该传感器能够检测到分析物表达的一致模式,可用于未来研究识别这些相关性。
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