可穿戴微流控环带,测量人体汗液生化指标

MEMS 2024-09-11 00:01

据麦姆斯咨询介绍,由美国西北大学和韩国成均馆大学多学科背景研究人员组成的国际团队,开发出了一种可佩戴在手腕或脚踝上的微流控环带,能够测量短时间内汗液化学成分的变化。这项研究成果已经以“A skin-interfaced microfluidic platform supports dynamic sweat biochemical analysis during human exercise”为题发表于Science Translational Medicine


微流控环带解构图

研究表明,人体在运动过程中,肌肉会产生一种叫做乳酸的化学物质,并且随着运动的持续,这种化学物质会积累增高。此外,测量乳酸水平可用于监测身体的耐力,因为一个人的体能越好,乳酸水平积累的时间就越长。

专业运动员或参加各种赛事的训练人员,需要通过刺破手指采集血样来检测自身的耐力水平。这项新工作的研究人员指出,这种测试不仅痛苦,还可能导致感染。因此,他们提出了一种不同的方法来检测运动时的乳酸水平,这种方法不需要检测血液,而是检测汗液。

研究小组发现,随着时间的推移,经过持续的运动,汗液的pH值会下降,并出现一定量的乳酸。他们猜测可以利用汗液来测量运动过程中的乳酸水平,于是开发了一种检测汗液乳酸水平的新方法。

最终,他们设计出了一种外形酷似手环的微流控环带。环带上有几个微小的蓄液器,可以在运动过程中按照规定的时间间隔收集汗液。蓄液器内的化学物质与汗液发生反应,产生与pH值及乳酸水平相对应的颜色。反应结果可通过环带上的时间比色器或智能手机应用程序(App)进行处理。


微流控环带PDMS蓄液池中比色感知层的3D示意图

在对一组志愿者进行测试时,研究小组发现,汗液中的乳酸含量与血液中的乳酸含量并无关联,没能达成预期的目标。但他们也发现,汗液pH值的变化确实与血液样本中乳酸含量的变化相对应,因此,这为测量乳酸含量的变化提供了另一种途径。

延伸阅读:

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《可穿戴技术及市场-2023版》
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