知否|你的压力有多大?未来通过分析汗液就能知道

2019-08-21 11:42:03 来源: 知否 网易号 举报
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(原标题:Analysing your sweat could be the next big thing in health tech)

作者 | 乐邦

出品 | 网易科技《知否》栏目组(公众号:tech_163)

得益于新一代传感器技术,汗水正在帮助解开人类健康和运动表现的秘密。

科技公司和生物化学研究人员早就意识到汗水在科研上的可能性,且一直在致力于打造传感器,以便监测和解释汗液来用于各种用途,如诊断疾病和帮助运动员提高成绩。能够分析人体汗液的传感器已经出现了十多年,但随着传感器设计和技术近年来的进步,该类传感系统才迅速走向商业化。

除了水以外,汗液还含有身体分泌的各种其他物质。正是那些物质让人们得以了解身体的内部运作,了解身体是否健康。

斯坦福大学的研究人员在论文中写道,“汗液提供了大量关于病人健康状况的信息,而且很容易获取,因此适合于穿戴式、非侵入性的生物传感。汗液中含有重要的电解质、代谢物、氨基酸、蛋白质和激素,可以通过它来监测代谢性疾病、生理状况或人的醉酒程度。”

Nextflex和GE Electronics一直在研发一种传感器,来通过追踪汗液的量和成分来监测脱水情况。Nextflex战略项目主管斯科特·米勒表示,“如果我们能够追踪自己出汗的速度,或许还能同时追踪汗水中的浓度,我们就能真正开始了解身体的水合状态。”该系统已经在海军飞行员身上进行了测试,意在跟踪他们在工作时的水合状态。

汗液传感器的作用可能不仅限于监测身体状况。斯坦福大学的一个团队已经打造了一个可测量汗液中的皮质醇(有时被称为“压力荷尔蒙”)的传感器。虽然这种传感器在未来可能对监测压力很有用,但在短期内,它们更有可能用于跟踪皮质醇水平过高或过低的疾病,比如爱迪生氏病或库欣综合征。

研究人员已经在就汗液传感的医学应用展开研究。以糖尿病患者很难消化的葡萄糖为例。为了监测血液中的葡萄糖水平,糖尿病患者通常需要刺破手指,挤出一滴血,然后用一个微型监测器来进行检测。用传感器检测取代侵入性检测,会减轻糖尿病患者的自我检测负担;汗液监测的可行性正在被探究。

除了监测人体对某些疾病的治疗的反应以外,汗液传感器最终可能还会被用于改善囊性纤维化等疾病的诊断。囊性纤维化是一种导致寿命缩短的遗传疾病,已经在采用汗液检测手段来进行诊断,但检测结果要几天才能出来。标准的汗液测试会测量汗液中氯离子的浓度,以此作为疾病的证据;基于传感器的测试会使用相同的原理,但操作起来要容易得多,而且可以立即得出结果。

血液分析一直是医学上测量人体各种物质水平的默认方式,但血液能告诉你的东西是有限的,而且血液收集也既费时又痛苦。通过汗液感应,医疗人员可以收集较长时间内的数据——例如,电解质水平在一天中如何变化——而抽血只能提供一次性的信息。随着分析汗液所需的电子设备变得越来越小,未来或许可以在手腕上进行实时数据分析。

那么,为什么汗液分析在医学上不受欢迎呢?

汗液的收集和分析工作一直以来都费时费力,因此这一领域的研究相对较少。

美国西北大学材料科学与工程教授约翰·罗杰斯(John Rogers)一直致力于打造可伸缩的汗水传感器。他说道,“很多的不确定性来自生物学层面,而这些设备可以很好地进行测量,这是毫无疑问的。我们可以量化汗液中各种成分的浓度。我认为最大的问题是汗液化学与血液化学之间的相关性。”

到目前为止,业界对于汗液传感器的理想配置还没有达成共识:有的基于生化分析,有的基于生物电。前者通过测量汗液的电导率来计算电解质水平,后者则直接测量汗液的成分。这些信息要么由微控制器就地分析,要么使用NFC或蓝牙等无线标准传回外部系统进行分析。其他的系统则使用智能手机应用扫码所用的那种传感器,根据传感器在汗液中的颜色变化来测量电解质水平。

汗液分析还存在其他问题:汗液的成分因人而异,甚至在同一个人身上,汗液的成分也可能因饮食习惯等因素而变化,因此系统将需要适应个人独特的汗液形态。

汗液传感器还有一些技术问题需要解决。从长远来看,汗液传感系统将需要尽可能地有弹性和可伸缩,这样才能确保它们适用于任何类型的皮肤。

汗液传感器背后的电子和材料科学可能还需要进行一些改良,但它确实拥有诱人的前景:在未来,一些医学测试将能够在家里进行,你只需要一个可穿戴的贴片。更重要的是,它有望让消费者和职业运动员能够根据全新的数据来源来提升运动表现。

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乔俊婧 本文来源:知否 责任编辑:乔俊婧_NBJ11279
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