可穿戴的“健康传感器”

汪小科

多年前，美国加州地区多家医院的一项调查结果显示：很多求诊者因惧怕抽血而回避、放弃体检，导致延误病情，影响健康，甚至危及生命。

此现象引起美国医学界很多专家学者的关注，经过进一步调研，他们发现有些求诊者害怕抽血化验，是因为抽血有时会令伤口感染，血管损伤。频繁抽血，还会使人出现头晕、晕血等不适症状。

医学界的专家学者纷纷开始探讨有没有不用抽血，就能够检测出人体各项健康指标的办法。美国加州理工学院医学工程副教授高伟对此论题产生了浓厚兴趣，但他思考了很长时间，都不知从何处开始着手研究。

一日，高伟在加州大学洛杉矶分校医学中心做学术交流时，偶然发现医学中心正在攻克一种叫作囊性纤维化的遗传病，而且已取得了初步的临床研究进展。这种疾病需要将一种容易引起患者出汗的物质涂在患者手臂上，等患者出汗以后，再通过测量汗液中电解质中的氯和钠的浓度来确诊病情。

高伟由此想到，既然汗液有捕捉人体病情信号的功能，就应该有着与血液类似的检测属性。随后，他在美国加州理工学院内组建起科研团队，开始对人体汗液进行研究。

经过样本抽样调查，科研人员发现人体汗液中的部分离子，如钠离子的浓度能反映人体神经损伤和代谢紊乱的程度，汗液中的一些小分子代谢物，如葡萄糖的浓度能精准反映人体的血糖水平，汗液中的乳酸浓度是检测人体“中毒”程度的“晴雨表”。

为了能够实时精准地检测出人体汗液中各种物质的浓度指标，高伟和科研团队设计出了一款贴合皮肤的汗液监测传感器，传感器上安装有刺激排汗的电极。这种传感器是通过嵌入其中的酶物质和抗体来探测汗液样本中的各项浓度指标。但由于传感器中的抗体最多只能使用一次，致使这个装置使用率太低。

虽然研发受阻，但是高伟和科研团队没有气馁，继续寻找可重复使用的抗体，只是在很长一段时间里都未能如愿找到。直到有一天，高伟下班回到家，发现家里的电视因为灰尘的日渐沉积，吸附了潮气，令电路堵塞，电路板短路。高伟突然得到启发——电视里的电路通道工作原理或许也能用于传感器的检测机制。

基于这个设想，高伟设计出了孔状中空结构的新型传感器。以检测谷氨酰氨基酸为例，当汗液流入孔状中空结构的传感器中，这些小孔被汗液中的谷氨酰胺分子堵住，能接触到内层的汗液就会减少，传感器的电信号就會减弱。通过监测电信号的强弱，就可以推断出人体汗液中谷氨酰胺的浓度。

通过这种原理，还能检测出人体所必需的多种氨基酸和维生素的浓度指标，而这些小孔也可以通过微弱的电信号来“清洗”。

这种新型传感器在实验室环境下的人体试验中取得了成功，并实现了对人体更多健康指标的持续监测。