潮科技 | 可穿戴式感測器使用汗液檢測血液中的酒精含量

編者按：本文是36氪“邊界計劃”的轉載內容，來自 ofollow,noindex">微信公眾號“MEMS”（ID: MEMSensor） ，作者：麥姆斯諮詢殷飛；36氪經授權轉載。

據麥姆斯諮詢報道，最新研究證明，汗液中的酒精含量與血液中的酒精含量具有相關性。來自美國的研究人員開發出一款可穿戴裝置，該裝置能夠激發人體產生汗液，然後每25秒測量一次汗液中的乙醇濃度。該系統可用於追蹤重要分析物，如激素或藥物，以告知使用者藥物如何在體內實時代謝。 

來自美國辛辛那提大學（University of Cincinnati）的Jason Heikenfeld及其同事為人類受試者提供了一種酒精飲料，並使用他們開發的新型無創微流體感測貼片測量受試者前臂汗液中的乙醇水平。該結果模擬了使用商用酒精測定計測量血液酒精含量，不出所料具有時間滯後性。Heikenfeld評論道，“這是全球首次利用簡單的可穿戴式貼片裝置，很好地關聯了血液和汗液中的酒精含量資料。

上圖顯示了在測試物件面板上組裝的裝置正面圖，下圖顯示了完成體內試驗後的裝置背面圖

許多汗液感應裝置依賴於運動中產生的汗液，不適用於連續監測汗液中的物質。Heikenfeld發明的裝置可以輕鬆應用於受試者的面板，使用一種稱之為離子電滲療法的技術按需刺激汗液。該技術用微小的電流驅使一種化學物質（在這種情況下是卡巴膽鹼）進入面板，導致區域性出汗。穩定狀態下的汗液生成結果，可持續數小時或數天，允許研究人員進行持續測量。

商用乙醇感測器對汗液進行分析時，測量感測器電極上的醇氧化酶代謝乙醇時生成的過氧化氫。

然而，由於提供的樣本量只有納升，用感測器分析汗液就變得尤為困難。研究人員使用了一種“六角芯（hex-wick）”材料克服了上述挑戰，該材料可以吸收汗液並快速將其傳輸給感測器，從而減少汗液在面板表面的時間，防止受到汙染。

來自美國東南密蘇里州立大學（Southeast Missouri State University）的David Cunningham在製藥、診斷和醫療器械（包括可穿戴式生物感測器）開發方面擁有超過25年的經驗，他表示“各個元件的最優整合，汗液刺激，利用微流體技術將汗液從面板轉移到裝置和酶電極。”都給人留下了深刻的印象。

該裝置的目標，亦是挑戰，是以無創的方式持續追蹤血液中的分子資訊。該裝置實現了汗液和血液中乙醇含量的關聯性，因為乙醇分子很小且具有脂溶性，因此可以輕鬆通過體內細胞膜，導致汗液和血液中的乙醇比例達到1:1。Heikenfeld補充道，“乙醇作為很好的驗證工具理應擁有更多用途，如測量類固醇激素，包括皮質醇、睪酮和雌激素，也可用於連續測量小而親脂的迴圈藥物。”

都柏林城市大學（Dublin City University）國家感測器研究中心主任Dermot Diamond表示，“我從未低估這種從原理驗證到具備完整功能可穿戴式可靠裝置所面臨的挑戰。實際上將其帶到下一發展水平階段是最為重大的挑戰。”儘管存在挑戰，但是他也肯定了這是一個重要的研究領域，“該研究會從全球範圍內吸引到一些最大行業領域的興趣，如製藥、醫療器械和大型資訊與通訊技術（ICT）公司，從而形成更大的市場。”

論文連結：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/LC/c8lc01082j#!divAbstract