一种由汗水驱动的可穿戴设备为持续、个性化的健康监测提供了一种独特的解决方案，使其与使用创可贴一样简单。加州大学圣地亚哥分校的工程师们开发了一种电子指套，可以检查包括葡萄糖、维生素和药物等基本化学水平，利用从指尖流出的汗水为设备提供动力。
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一款从汗水中获取能量的可穿戴设备可以使持续的、个性化的健康监测与使用创可贴一样简单。加州大学圣地亚哥分校的工程师们发明了一种电子指套，利用指尖的汗水来跟踪关键化学水平——如葡萄糖、维生素和药物，从而为设备的运作提供所需的能量。
这一创新在《自然电子学》期刊上于9月3日发表的研究中详细介绍，该研究由约瑟夫·王的研究小组主导，他是加州大学圣地亚哥分校艾索·宇峰·李化学与纳米工程系的教授。
指套紧密包裹在手指周围，利用了一种意想不到的能源：指尖汗水。尽管指尖体积小，但其出汗效率极高，拥有超过一千个汗腺，并能产生比身体其他部位高出100到1000倍的汗水，即使在静息状态下也是如此。因此，这种持续的出汗释放——无需体力活动——提供了一个可靠的能量来源，以驱动设备，即使在休息或睡眠期间。
该设备由多个电子元件组成，这些元件印刷在薄而灵活且可伸展的聚合材料上。其设计使其能够贴合手指的形状，同时保持足够的耐用性以承受常规的弯曲、拉伸和运动。“它结合了先进的能量采集和储存组件，多个生物传感器位于流体微通道中，配有合适的电子控制器，全部设置在指尖位置，”王解释道。
其功能的核心是位于指尖接触点的生物燃料电池。这些电池专门设计用于收集和将汗水中的化学物质转化为电能。然后，这种能量存储在由氯化银和锌制成的一对可伸缩电池中，为四个传感器提供能量，每个传感器负责监测一种特定生物标志物：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）。当汗水通过微小的纸质微流体通道流向这些传感器时，设备在分析汗水时评估每个生物标志物的水平，同时从分析的汗水中提取能量。一款紧凑的芯片处理传感器数据，并通过低能耗蓝牙无线发送到特别设计的智能手机或笔记本应用程序。
“这就是在你指尖自动健康监测的实现，”加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院王团队的博士后研究员、研究的共同第一作者丁士超表示。“无论是休息还是睡觉，设备在监测生物标志物水平的同时，仍然持续获取能量。”
在实际试验中，一名参与者全天佩戴设备，在用餐时追踪葡萄糖水平，工作和锻炼时监测乳酸水平，饮用橙汁时检测维生素C水平，以及在食用蚕豆（这种化合物的天然来源）后监测左旋多巴水平。
丁和另一位共同第一作者塔莫哈·萨哈指出，该设备可以根据不同生物标志物集合来满足个人健康需求。该团队还正在开发一个闭环系统，不仅能监测生物标志物，还能根据收集的数据提供治疗。对于糖尿病等情况，这样的设备可以持续跟踪葡萄糖水平，并在需要时自动释放胰岛素，随后通过进一步的生物标志物监测评估治疗的有效性。
“最终目标是将自主供电、传感和治疗集成到一个设备中，”丁表示。
