當(dāng)涉及到檢測一個人體內(nèi)的生物標(biāo)記化學(xué)品時,汗液分析傳感器提供了一個比血液采樣更少痛苦的選擇。一種新的可穿戴傳感器采取了一種獨(dú)特的方法來收集汗液,即模仿仙人掌刺。
我們已經(jīng)看到了一些附著在皮膚上的傳感器,它們分析佩戴者的汗水,檢測與血糖水平、壓力水平和某些疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物。不過,除非該人異常炎熱或身體活躍,否則收集足夠數(shù)量的汗液往往是一種挑戰(zhàn)。
為了解決這個問題,韓國浦項(xiàng)科技大學(xué)(POSTECH)的科學(xué)家們將目光投向了仙人掌植物。
在它們生活的干旱環(huán)境中,仙人掌需要在它們能夠找到的地方吸收水分--這包括凝結(jié)在其刺尖上的水蒸氣液滴。通過一種被稱為拉普拉斯壓力的現(xiàn)象,這些水滴被沿著仙人掌刺向內(nèi)吸引,直到它們到達(dá)植物的“皮膚”,在那里被吸收。拉普拉斯壓力被定義為“形成氣體區(qū)域和液體區(qū)域邊界的彎曲表面內(nèi)外的壓力差”。在仙人掌刺上--它的頂端很窄,向底部擴(kuò)展--不斷增加的接觸面積在水滴中產(chǎn)生了這種效果。
POSTECH的扁平圓盤形傳感器沒有采用針,而是采用了多個汗液收集通道,這些通道像車輪的輻條一樣從一個中央儲水池向外輻射。
每個通道由疏水性(拒水)材料制成,其中嵌入了一個三角形的親水性(吸水)材料楔子。由于該楔子的窄端位于通道的外側(cè),而寬端位于水庫內(nèi)側(cè),因此它能夠利用拉普拉斯壓力,甚至將微量的汗水拉入。
在實(shí)驗(yàn)室測試中,該傳感器被證明比現(xiàn)有的微流控汗液收集系統(tǒng)有效得多,無論該設(shè)備的傾斜度如何。
Kilwon Cho教授說:“收集汗液的困難阻礙了它在可穿戴醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用。這個新開發(fā)的貼片通過快速收集汗液解決了這個問題,并促進(jìn)了它在各種可穿戴醫(yī)療設(shè)備中的使用,包括血糖監(jiān)測?!?/p>
有關(guān)這項(xiàng)研究的論文發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。