补丁会读取汗水，以告诉您您是否脱水或患有糖尿病

作者: 阿波娃·曼达维利

不久的将来，也许在一年之内，您将能够在手臂上拍打柔软，有弹性的补丁，告诉您是否脱水。或者你的电解质危险地失去平衡。甚至你有糖尿病。

Fitbit和Apple Watch等健身追踪器已经跟踪步数，心率和睡眠节奏。但是它们往往僵化而笨重，并且大多收集机械指标，而不是评估一个人的潜在生物学。

新一代设备旨在一次分析许多化学物质的汗水，从而实时显示佩戴者的健康或健康状况。这些设备也紧密贴合皮肤，对任何人都很舒适，从早产儿到老年人。佳得乐已经在宣传一个版本。

周五在《科学进展》杂志上描述了这项技术的最新进展，它提供了有关佩戴者的ph值，汗液率以及氯化物，葡萄糖和乳酸水平的实时信息-高水平的氯化物可能预示着囊性纤维化，糖尿病或缺氧。

伊利诺伊州西北大学的生物医学工程师，该设备的主要架构师约翰·罗杰斯 (John Rogers) 说: “它符合您在医学领域看到的更广泛的趋势，这是个性化的，量身定制的治疗和护理方法。”

像这样的技术已经被期待了很多年，但是该领域已经迅速发展。开发中的一些类似设备是软的。有些使用电子传感器读取化学物质。其他人则依靠比色法，其中读数中的颜色强度与所监测化学物质的浓度相匹配。新设备以无电池和无线形式提供所有这些功能。

“这看起来像是他们将所有这些集成到一个设备中的第一个版本，” 奥地利Joannes Kepler University Linz的工程学教授Martin Kaltenbrunner说，他没有参与这项研究。“本文的技术水平非常非常先进。”

新设备的底部有微小的孔，汗水自然流入其中。从那里，一个由阀门和微通道组成的复杂网络，每个阀门和微通道的宽度都与人的头发大致相同，将汗水输送到微小的储液器中。每个储存器都包含一个传感器，该传感器与汗液中的化学物质 (例如葡萄糖或乳酸) 发生反应。

“基本上就是这样，” 罗杰斯说。“没有什么能穿透皮肤，也没有动力驱动流动。”

该设备依赖于智能手机用于发送无线支付的相同技术; 手机既可以通过这种无线耦合供电，也可以接收数据。或者，可以将数据发送到连接到跑步机或健身室中的其他地方的阅读器。

该系统是通用的，可以设置为随着时间的推移跟踪相同的化学物质或几种化学物质，例如随着马拉松的进行，跑步者中的乳酸水平。由于该设备是防水的，并且模制在身体上，因此游泳者也可以使用它。

最终，该设备将充满汗水-不太卫生-但是通道系统可以轻松地与电子设备分离并换出，从而使设备的使用寿命更长。“这种方法特别好，这种传感器的模块化结构，” Kaltenbrunner说。

为了大规模销售，任何基于汗液的传感器都需要以低成本制造。Kaltenbrunner说，由于设备具有改变医疗保健的潜力，许多团队都专注于这一目标。卡尔滕布伦纳说: “如果我必须每天去诊所一次来收集我的数据，我真的不会这么做。”。“但这只是意味着戴上补丁，能够自我监控，那么最终这个障碍就会减少。”

罗杰斯的团队已经开始测试这项技术，以此来筛查囊性纤维化，这是一种罕见的遗传病。医生已经在检查汗液中的氯化物浓度以识别患有这种疾病的儿童，但是他们通常使用一种刚性，不舒服的装置，该装置紧紧地绑在孩子的手臂上进行一次性测量。

2017年，另一个团队描述了一种灵活的可穿戴传感器，该传感器还分析汗液中的氯化物以筛查囊性纤维化。但是该传感器是电池供电的，不能像罗杰斯的设备那样捕获单独的汗水。

“真正需要的是人类健康的大数据，” 提出早期传感器的团队成员、加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学教授Ali Javey说。贾维说，罗杰斯发明的设备 “非常重要”，因为它 “穿着舒适，具有不同的传感方式并且坚固耐用”。

罗杰斯的团队一直在芝加哥卢里儿童医院对患有囊性纤维化的儿童进行测试。它处于临床试验的后期，并计划向食品和药物管理局申请批准。

传感器更大的市场在于帮助美国大约3000万名糖尿病患者跟踪他们的血糖水平。FDA 2017年批准的最先进的糖尿病传感器是一种柔软的皮肤贴片，与小型阅读器相连，并依靠刺穿皮肤的细小针头来监测血糖。

理想的设备不会涉及针头或抽血。但是，要使用汗液，科学家首先需要了解更多有关汗液的信息-各种人体的汗液率如何变化，不同的生物化学物质如何进入汗液，以及这些水平如何反映血糖。

“我们需要后退一步，小心思考如何理解我们正在测量的东西，” 贾维的合作者、斯坦福大学儿科教授卡洛斯·米拉说。

这项新研究强调了米拉的担忧。该设备测量了汗液中的葡萄糖，但结果表明，这不是血液中葡萄糖的良好替代品。汗液中的葡萄糖水平反映了30到60分钟前的血糖，延迟时间太长，无法帮助糖尿病患者。

罗杰斯说: “这表明这可能不像人们最初希望的那么简单。”他补充说，汗水葡萄糖可能更有助于作为糖尿病筛查的指标，而不是实时监测葡萄糖水平。