直到最近，基于泄殖汗腺的汗液傳感一直是一個被忽視的研究領(lǐng)域，特別是對于可穿戴傳感器。但隨著集成汗液刺激的傳感器的生產(chǎn)，現(xiàn)在持續(xù)的汗液采樣是可行的。隨著多路傳感陣列的使用，汗液傳感已經(jīng)成為一種可穿戴式傳感器，已被設(shè)計(jì)成從汗液中收集生理數(shù)據(jù)。

常見汗液分析物

汗液生物傳感器通常分析電解質(zhì)，例如氯化物，鉀和鈉，以分析汗液，以用于醫(yī)療保健和其他應(yīng)用。盡管已知鈉分析物是電解質(zhì)失衡的良好生物標(biāo)志物，但沒有信息表明汗液中的鈉與血液有關(guān)。即使到那時，汗液鈉最近仍被用來將汗液的局部水平與電解質(zhì)流失和全身液聯(lián)系起來。汗液鉀與血液的關(guān)聯(lián)性尚待證實(shí)，而汗液中的氯化物已被證明在檢測囊性纖維化中具有價值。

尿素和乳酸也是大量存在的分析物，但在血液和汗液之間沒有顯示出很強(qiáng)的相關(guān)性。汗液乳酸水平和血乳酸水平之間的關(guān)聯(lián)很難確定，因?yàn)楹挂涸诤挂褐袝�產(chǎn)生更多的乳酸。盡管目前乳酸汗液尚不能與全身環(huán)境專門相關(guān)，但根據(jù)全身環(huán)境，它至少可以與汗腺的運(yùn)動水平有關(guān)。汗液中的尿素水平與腎臟功能異常的監(jiān)測有關(guān)，可以在感染患者的皮膚上看到白色結(jié)皮。近來，可穿戴的柔性汗液傳感器也已顯示可測量汗液中的乙醇和鈣水平。

汗液傳感器的類型

已設(shè)計(jì)出許多基于汗液的獨(dú)特生物傳感器，以進(jìn)行具有生理意義的測量并執(zhí)行其他研究。現(xiàn)在將詳細(xì)介紹電化學(xué)汗液傳感器，離子選擇電極汗液傳感器和可穿戴汗液傳感器的基本原理。

電化學(xué)汗液傳感器通常由在柔性基板上制造的三到四個電極組成。這樣的電極被稱為陰極，參考電極，對電極和工作電極。參比電極具有恒定且確定的電勢，因此被用作半電池以確定第二個半電池或工作電極的電勢。參比電極通常由銀/氯化銀構(gòu)成，已知電壓范圍為0.20 V至0.25V。

離子選擇電極傳感器是可以將某種離子行為(例如，溶解在液體中)轉(zhuǎn)換為可以讀取的信號的設(shè)備。通過使用電化學(xué)方程式(能斯特方程式)，可以將電壓與所選離子行為的對數(shù)關(guān)聯(lián)，從而可以通過直接電勢法實(shí)現(xiàn)選擇性。除了將離子選擇電極用作工作電極之外，還需要參考電極。

離子選擇電極有三種主要配置：液體膜(移動離子交換)，固態(tài)膜(離子交換固定的地方：例如晶體和玻璃)和作為特殊電極的膜(例如感應(yīng)氣體)。

可穿戴汗液傳感器被廣泛地分為柔性和非柔性。用于從汗液收集生理數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可穿戴的汗液傳感器應(yīng)放置在皮膚附近，以進(jìn)行理想的體內(nèi)處理和檢查，同時仍能夠維持復(fù)雜的使用狀態(tài)并且仍然適合穿戴。為了進(jìn)行此分析，選擇了可穿戴的柔性傳感器以與人類皮膚的非平面接觸。

最近，隨著可穿戴式柔性傳感器的制造進(jìn)步，信號處理電路已集成并嵌入其中，以分析實(shí)時數(shù)據(jù)并將其無線傳輸?shù)街悄茉O(shè)備或計(jì)算機(jī)。對于無線數(shù)據(jù)傳輸，與Zigbee和Wi-Fi等其他無線模塊相比，藍(lán)牙由于其相對較低的安裝費(fèi)用，較低的硬件要求和良好的兼容性而成為流行的技術(shù)。

結(jié)論

最常用的汗液傳感器是可穿戴的柔性汗液傳感器，可用于檢測各種汗液分析物。穿戴式柔性汗液傳感器的選擇取決于分析物及其相應(yīng)的應(yīng)用，例如疾病檢測或監(jiān)測身體狀況。

當(dāng)前，隨著傳感器制造方法的進(jìn)步，可以將多個傳感器嵌入到一個靈活的系統(tǒng)中并與信號處理電路集成。此外，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與這種先進(jìn)的汗液傳感器的集成還使實(shí)時分析汗液分析物水平和無線傳輸數(shù)據(jù)成為可能。