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- 皮膚上的傳感器利用汗液檢測血糖
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2016/10/27
得克薩斯大學達拉斯分校的研究人員設計了一種可穿戴的柔性生物傳感器，它能夠可靠地檢測汗液中的葡萄糖水平。
這項研究最近發(fā)表在Sensors and Actuators B: Chemical上，作者是得克薩斯大學達拉斯分校（UT Dallas）工程和計算機科學系教授Shalini Prasad等人。她和同事證明，他們設計的生物傳感器能夠可靠地檢測汗液中的葡萄糖水平。
這個團隊此前已經(jīng)證明，他們的設備能夠檢測汗液中的皮質醇。
但是對于那些糖尿病人以及有糖尿病風險的人群來說，血糖的自我監(jiān)控對于疾病控制來說是非常關鍵的。
Prasad教授表示，“追蹤心率和步數(shù)的健身追蹤器現(xiàn)在很熱門，但是可穿戴的、非侵入式的生物傳感器對于疾病的管理來說很有好處。”
一般的家用血糖檢測儀需要用戶采一點血樣，一般是通過針扎手指的方式，而且一天之內要測幾次。而這款用布料制成的新型傳感器能夠檢測皮膚上少量汗液中的葡萄糖含量。
“我們的傳感器的工作原理與血糖測試條中一樣，依靠的是同樣的化學和酶反應，” Prasad表示，“但是在我們的設計中，我們考慮到了手表、腕表或者和皮膚緊貼的設備附近的汗液量比較少的問題�！�
Pradsad表示，研究汗液的研究人員通常采用一種叫做離子電滲療法的方法，這種方法能夠為皮膚通電，讓皮膚產(chǎn)生足夠檢測用的汗液。但是，因為這種方法可能會讓皮膚紅腫燙傷，所以他們必須要采用別的方法來檢測少量的汗液。他們的設計所用的汗液還不到1微升，相當于一個食鹽晶格那么大的液體含量。
Prasad和生物工程學的博士生Rujuta Munje是這篇文章的主要作者。他們在血糖傳感器中采用了一種市面上能買到的聚合物織物，并用潔凈室設施來建造設備中的電子元件。成品原型機是一種小巧、柔性的棒狀裝置，大概2.54厘米長。
“在我們的設計中，我們利用了織物本身的性質和編織方式，” Prasad表示，“我們的創(chuàng)新在于我們將電極整合到織物中的方式和放置的位置。用我們的方式，少量的汗液也能有效地擴散到整個設備的表面上�！�
Prasad表示，一般的血糖測試條還包括一種能夠放大化學反應信號的分子，使監(jiān)控儀能夠記錄到電信號。但是如果這種儀器緊貼皮膚佩戴，那么這種分子可能會對皮膚有刺激作用，這就成為另一個需要攻克的難題。
為了保證少量的汗液就能產(chǎn)生足夠強的信號，Prasad和Munje改變了織物材料表面的拓撲結構。
“我們進行的修改讓這種材料能夠束縛葡萄糖氧化酶分子，這種分子可以有效地放大葡萄糖信號，”Prasad表示，“我們這樣操作是為了它的商業(yè)化考慮。想要讓它面世的話，制造過程不能太復雜�！�
Prasad和Munje還能用這個設備來解釋一個人一天中汗液化學性質的變化。
“葡萄糖一種難于監(jiān)控的分子，因為有其他因素會干擾信號，”Prasad表示，“比如汗液的pH值，或者說酸度會因環(huán)境而發(fā)生劇烈的變化�！�
她注意到，當人們運動或者壓力很大時，他們汗液中其他化合物（如皮質醇和乳酸）的水平也會發(fā)生改變，這會影響葡萄糖的檢測。
她說，“我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過我們的技術能夠解決三大關鍵性的問題：較小的汗液量、其他化合物的干擾，以及pH值的波動�！�
Prasad和Munje采用志愿者的汗液樣本對原型機進行了測試。
雖然用該技術制造的產(chǎn)品可能無法在近期內面世，但是這款概念性的產(chǎn)品在設計時充分考慮到了商業(yè)和大規(guī)模生產(chǎn)所需的因素。
“目前，我們打算把它設計成日拋型產(chǎn)品。我們相信它可以很容易地被集成到現(xiàn)有的消費型電子產(chǎn)品平臺上，”Prasad表示，“我們對這種技術獲得上市許可的可能性感到非常激動�！�
有些研究者還在研究了是否能在其他體液——比如尿液和淚液中檢測葡萄糖。如果可行，那將進一步減少侵入性采血設備的需求。比如，谷歌正在研制一種智能隱形眼鏡，用來測量淚液中的葡萄糖水平。
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