通常使用的汗液傳感器是可穿戴的彈性汗液傳感器，它可以檢測(cè)多種汗液分析方法。穿著式彈性汗液傳感器的選擇取決于分析物和相應(yīng)的應(yīng)用，如疾病檢測(cè)或監(jiān)測(cè)身體狀況。目前，隨著傳感器制造技術(shù)的發(fā)展，多傳感器可嵌入在一個(gè)靈活的系統(tǒng)中，并可與信號(hào)處理電路集成。另外，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊與先進(jìn)的汗液傳感器的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)汗液分析物的實(shí)時(shí)分析，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。
流汗是正常成人汗腺在不同溫度下產(chǎn)生微量液體的一種機(jī)制。流汗是汗腺作用的產(chǎn)物，從皮膚表面很容易獲得，并且含有大量的包括電解質(zhì)(如鉀離子和鈉離子)和代謝產(chǎn)物(如葡萄糖和乳酸)在內(nèi)的生化數(shù)據(jù)。汗是一種非常重要的生物流體，因?yàn)榕c血液等其他生物流體相比，汗液可通過(guò)無(wú)創(chuàng)技術(shù)收集。
至今為止，基于泄殖腺的汗液感測(cè)仍是一個(gè)被忽視的研究領(lǐng)域，尤其是對(duì)可穿戴的感測(cè)。但是，通過(guò)集成了汗液刺激的傳感器，現(xiàn)在可以進(jìn)行持續(xù)汗液采樣。由于采用了多重感應(yīng)陣列，汗液感應(yīng)已經(jīng)成為一種可穿戴的感應(yīng)裝置，它被設(shè)計(jì)用來(lái)從汗液中收集生理數(shù)據(jù)。
普通汗液分析儀
通常，汗液生物傳感器會(huì)分析電解質(zhì)，如氯化物、鉀和鈉，以分析汗液在醫(yī)療和其他方面的用途。雖然我們知道鈉分析物是一種很好的電解質(zhì)不平衡的生物標(biāo)記物，但是沒(méi)有資料表明汗液中的鈉與血液有關(guān)。即便如此，汗液鈉最近還是被用于將汗液的局部濃度與電解質(zhì)流失和全身體液聯(lián)系起來(lái)。汗與血液的聯(lián)系還有待證實(shí)，汗液中的氯化物也被證明在囊性纖維化的檢測(cè)中有價(jià)值。
尿和乳酸也是大量分析物，但是血和汗之間并沒(méi)有明顯的相關(guān)性。由于出汗產(chǎn)生更多的乳酸，因此難以確定汗液乳酸與血乳酸水平之間的聯(lián)系。雖然目前乳酸汗液還不能與全身環(huán)境相關(guān)聯(lián)，但是它至少可以與全身環(huán)境中汗腺的運(yùn)動(dòng)水平相關(guān)聯(lián)。汗中的尿素水平與腎功能異常監(jiān)測(cè)相關(guān)，感染患者皮膚出現(xiàn)白結(jié)皮。最近，可穿戴的彈性汗液傳感器也顯示出它可以測(cè)量出汗液中乙醇和鈣的含量。
汗感應(yīng)器的類型
為了進(jìn)行生理意義上的測(cè)量和進(jìn)行其他研究，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)了很多基于汗液的獨(dú)特生物傳感器。本文詳細(xì)介紹了電化學(xué)汗液傳感器、離子選擇性電極汗液傳感器、可穿戴汗液傳感器的工作原理。
電化學(xué)汗液傳感器通常包括三到四個(gè)電極，它們是在柔性襯底上制成的。這種電極叫做陰極，參考電極，對(duì)電極和工作電極。參考電極具有一個(gè)恒定和確定的電勢(shì)，因此可作為半電池來(lái)確定第二個(gè)半電池的電勢(shì)，或者作為工作電極。參考電極一般由銀/氯化銀組成，其電壓范圍在0.20V到0.25V之間。
離子式電極傳感器是一種能將某些離子行為(例如，在液體中溶解)轉(zhuǎn)化為可讀信號(hào)的裝置。利用電化學(xué)方程式(Euroster方程式)，可以把電壓和選定離子行為的對(duì)數(shù)聯(lián)系起來(lái)，用直接電勢(shì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇。除用離子選擇電極作為工作電極外，參考電極也是必要的。有三種主要的離子選擇電極結(jié)構(gòu)：液體薄膜(流動(dòng)的離子交換)、固態(tài)薄膜(固定的離子交換：例如晶體和玻璃)和特殊電極薄膜(如感應(yīng)氣體)。
佩戴式汗液傳感器廣泛地分為柔性和非柔性兩種。為了收集來(lái)自汗液的生理數(shù)據(jù)，應(yīng)該將可穿戴的汗液傳感器放置在靠近皮膚的地方，以便進(jìn)行理想的體內(nèi)處理和檢查，同時(shí)仍然可以保持復(fù)雜的使用狀態(tài)，而且仍然適合穿戴。在分析中，可穿戴的柔性傳感器被選用來(lái)與人體皮膚進(jìn)行非平面接觸。
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