可检测血液酒精含量的电子皮肤贴

章江

监控酒精消耗

最近，美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员开发的一种传感器引人注目。它设计灵活，可以贴在皮肤上。这种电子皮肤贴能够通过汗液对一个人血液中的酒精含量进行精确的測量，同时将数据无线传输到笔记本电脑、智能手机或其他移动设备上。测试人员能够利用该设备，对被测试对象的血液酒精含量进行连续的、非损伤的和实时监测。在参加聚会或是泡酒吧时，它可以发送警报到本人的手机，让自己知道已经喝了多少酒。

领导这项研制工作的纳米工程教授约瑟夫·王和电气工程教授特里克·默西尔分别是圣地亚哥分校可穿戴传感器中心的主任和副主任，他们联手开发了可穿戴便携式酒精传感器。约瑟夫·王的团队开发皮肤贴，皮肤贴上面配有丝网印刷电极和含匹罗卡品的水凝胶贴剂。匹罗卡品是一种通过皮肤引起出汗的药物。默西尔的团队负责研制向皮肤贴供电的柔性电子线路板，使它能够与移动设备进行无线通信。他们还开发了一种磁连接器，能够将电子电路板和皮肤贴以及智能手机应用程序连接在一起。

可穿戴便携式酒精传感器实际上是一个能够贴在皮肤上的临时文身，通过汗液的感应用电化学的方法检测酒精含量。在磁铁的作用下，与皮肤贴连接的便携式柔性电子电路板通过蓝牙系统向移动设备传输信息。该项研究的成果发表在近期出版的期刊《ACS传感器》上，引起广泛的关注。

皮肤贴的工作过程如下：首先通过释放匹罗卡品，诱导排汗；接着汗水与具有醇氧化酶涂层的电极接触，醇氧化酶有选择性地与酒精反应生成过氧化氢，这是电化学检测方法；然后该信息作为电信号被发送到电子电路板，数据以无线方式传送到移动设备。“这个设备可以使用蓝牙连接，这是呼吸分析仪无法实现的。”默西尔指出，“我们已经找到一种使电子设备便携和无线的方法，这对于实际应用非常重要。”

在马路上发生的交通事故中，很多都是因酒后驾车酿成的。可穿戴电子皮肤贴这项技术能以准确、方便和快捷的方式来监控酒精消耗，可以有效地防止人们醉酒驾车。在使用时，该装置还能与车内的“酒精锁”（正式名称是“酒精气敏点火自锁装置”）协同作用。“酒精锁”是安装在汽车的点火装置内以阻止驾车人在酒精浓度超过安全标准时启动汽车的装置，可以用来防止有酒后驾车记录的人再次犯错。它需要驾车者在汽车点火前先进行吹气测试，如果测试结果超过安全水平，才会被激活。另外，朋友们在启动汽车之前可以利用这种传感器互相检查。

15分钟出结果

研究人员发现，血液中的酒精浓度是一个人体内酒精水平的最准确的测量值，但测量时需要刺破手指，很不方便。醉酒呼吸分析仪是最常用的非损伤性的仪器，可以用于测试血液中所含有酒精浓度，判断怀疑醉酒者的血液酒精浓度，是否在法律意义上醉酒。然而醉酒呼吸分析仪准确性不够，有时候给出的读数是错误的。如果刚喝完酒就进行检测，那么呼吸分析仪检测到的酒精水平会比实际血液酒精浓度更高。在用水漱口之后检测，呼吸分析仪同样会认为喝了酒。

一个人喝下去的酒精之所以能在呼吸中检测出来，在于酒精经过口腔、咽喉、胃和肠道后会被血液吸收。酒精被吸收后不会被消化掉，也不会在血液中发生化学反应。随着血液流经肺脏，部分酒精会穿过肺部气囊（肺泡）的薄膜排到空气中，这是因为酒精会从溶液中挥发，即具有挥发性。肺泡空气中的酒精浓度与血液中的酒精浓度相关。当肺泡空气中的酒精被呼出时，即可被呼吸酒精测试设备检测到。呼吸酒精与血液酒精的比例2100：1。也就是说，2100毫升（ml）的肺泡空气内含的酒精的量与1毫升的血液相当。这样不需要抽取血液来测试酒精含量，只要当场的呼吸，就可以立即知道。

研究表明，血液中的酒精浓度也可以通过无显汗的方式测量，这时候皮肤上没有明显的汗液。可是耗费的时间长，要两个小时后才能出结果，给出实际血液中的酒精含量读数。另一种方法是测量在皮肤上看到明显的汗液情况下的酒精水平，尽管测量出的血液酒精浓度的实时指标更好，然而迄今为止这个测量系统不便于携带，也不适合穿在身上。

“我们开发的可穿戴便携式的酒精传感器最具创新性，在15分钟内就可以根据汗液准确地监测出酒精水平。” 约瑟夫·王教授表示，“这项技术的最大亮点在于，用户不必进行锻炼或出汗，可以将其贴在皮肤上，很快就会知道自己血液中酒精浓度的结果。”

在一次酒精传感器测试中，9名健康志愿者在饮用一瓶啤酒或一杯红酒酒精饮料前后，都将皮肤贴戴在他们的胳膊上。即使反复弯曲和震动，该装置也能提供准确读数，反映出佩戴者的血液酒精浓度，表明传感器不会受到佩戴者是否运动的影响。约瑟夫·王和特里克·默西尔领导的研究团队下一步计划开发一种新设备，能够连续24小时监测酒精浓度。

编辑：成韵 chengyunpipi@126.comendprint