中科院苏州纳米所张珽团队：自适应可重置微流控汗液贴片，实时监测脱水状态
中科院苏州纳米所张珽团队：自适应可重置微流控汗液贴片，实时监测脱水状态
中科院苏州纳米所张珽研究员团队近期开发出一种自适应可重置微流控汗贴（Art-Sweat贴片），能够连续监测出汗率和总离子电荷浓度。该研究成果发表在期刊《Biosensors and Bioelectronics》上，为运动表现监测、健康监测等领域提供了新的解决方案。
皮肤界面微流控贴片已成为汗液收集和分析的可靠设备。然而，清空微通道以便重复使用以及通道容量受贴片尺寸限制的问题，直接影响了汗液传感器的实际应用。近期，中科院苏州纳米所张珽研究员团队提出了一种自适应可重置微流控汗贴（Art-Sweat贴片），能够连续监测出汗率（0.2-4.0μL/min）和总离子电荷浓度（10-200mmol/L）。相关研究以“Adaptively resettable microfluidic patch for sweat rate and electrolytes detection”为题目，发表在期刊《Biosensors and Bioelectronics》上。
本文要点：
- 本研究开发出一种自适应可重置微流控汗贴（Art-Sweat贴片），能够连续监测出汗率（0.2-4.0μL/min）和总离子电荷浓度（10-200mmol/L）。
- 所开发的平台采用垂直和水平微通道组合策略，能够反复填充汗液并排空微通道，从而实现自主重置和检测。
- 排空体积的变化可由传感器自适应识别，从而提高了稳定性，并将体积容量扩大到300μL以上。
- 通过与自行设计的无线传输模块集成，所提出的Art-Sweat贴片在监测区域出汗率和浓度变化以评估水合状态方面表现出产品级的穿戴舒适度和高性能。
全文总结/概括：
自适应可重置微流控汗液贴片通过以下方式解决了传统汗液传感器的局限性：
1. 连续监测：该贴片能够连续监测出汗率和总离子电荷浓度，克服了传统传感器无法提供连续监测功能的局限性。
2. 增强稳定性：贴片采用自适应可重置微通道结构，增强了稳定性和抗干扰能力，可长期稳定地检测汗液信息。这解决了传统传感器在稳定性方面的难题。
3. 容积：贴片的容积增大至300μL以上，突破了传统传感器容量较小的局限，可实现长时间监测，无需频繁更换。
4. 无线传输：该贴片集成了自行设计的无线传输模块，可实时监测和反馈个人水合状态，提供全面的健康监测解决方案。与传统传感器相比，这一功能增强了贴片的实用性。
总之，相较于传统的汗液传感器，自适应可重置微流控汗液贴片在功能性、稳定性和可穿戴性方面都有了显著提升，是一种更可靠、更实用的汗液采集和分析设备。
提出的自适应可重置微流控汗液贴片具有以下潜在应用：
1. 运动表现监测：该汗液贴片可用于监测运动过程中的水合状态和电解质水平，帮助运动员优化运动表现并防止脱水。
2. 健康监测：可用于持续监测有特殊健康状况或正在接受治疗的个体的水合状态，帮助这类群体优化水合管理。
3. 健身追踪：该贴片可帮助跟踪健身过程中的出汗率和电解质浓度，为个性化训练计划提供有价值的见解。
4. 环境监测：可用于在高温或高强度环境中工作的人员的水合水平监测。
5. 基础研究和临床试验：该贴片可用于需要实时监测汗液信息以进行生理评估的研究和临床试验。
图1. 自适应可重置微流控汗液贴片（Art-Sweat贴片）。
图2. Art-Sweat贴片的器件结构表征图以及信号去耦原理和自适应重置机制示意图。
图3. Art-Sweat贴片在出汗率和总离子电荷浓度方面的性能测量结果。
图4. 无线传输模块的图像和示意图。
图5. 不同运动条件下的人体水合试验分析。
图6. 不同运动强度模式下的人体水合试验分析，并对获得的数据进行相关性分析。