袁龙志
无创、实时、连续的人体健康状况监测在应对当前社会慢性病、亚健康和老龄化等问题上有着巨大作用。例如，糖尿病患者需要频繁测量血糖水平以调整治疗方案。但是，检查血液需要破坏皮肤屏障，在给患者带来痛苦的同时也会带来感染的风险。类似地，市面上的便携式血糖测量仪以组织液为测量目标，仍然存在类似的问题。我们发现，汗液成分检测是一种较为理想的方案。已有研究表明，汗液中的葡萄糖、乳酸等有机物，以及氢、氯等无机盐离子的浓度与糖尿病、局部贫血、囊性纤维化疾病等常见慢性病有密切关系。另一方面，汗液存在于人体体表，无须刺破人体皮肤即可采集。最新的电化学相关研究显示，多种汗液成分的传感电极可以集成到一个十分微小的柔性基底上，易于部署和使用。但是，传感电极所需的信号处理和采集设备通常存在体积大、工作距离近等问题。基于此，我们将电化学感知与反向散射通信技术结合起来，搭建能够感知汗液中的葡萄糖、乳酸、钾、钠、氢、氯等成分的浓度的可穿戴手环。感知数据可以自动传输到手机上，并在手机上进行校准处理，最终得到误差在5%以内的感知结果。此外，我们还在手环上集成了能量收集模块，使其能从环境的光、射频信号，以及人体皮肤的热量中获取能量以支持手环正常工作。
图：结构图