可穿戴汗液传感器有多牛？新平台来“救场”！能精准测乳酸阈值！

*本文只做阅读笔记分享*

一、可穿戴汗液传感器的发展与困境

现在大家对能诊断和监测健康的可穿戴生物传感器越来越感兴趣，尤其是可穿戴汗液传感器，进步那叫一个大！它能检测汗液里的各种物质，像诊断囊性纤维化、评估肾功能、监测压力这些都不在话下，还能和微流体、微电子结合，同时监测汗液成分和生命体征，厉害吧！

不过呢，汗液传感器主要用的电化学和比色传感这两种机制，都有点小毛病。电化学传感器灵敏度高、响应快，但设备又大又重，还得有复杂的电极系统和电子元件。

比色传感器简单方便、能直接看到结果，可它依赖特定的比色反应，有时候和生理条件不太适配，想实现全面的生物传感挺难。

这俩的缺点，让可穿戴设备在个性化健康管理这块不太给力。

二、新型可穿戴汗液传感平台——EC平台

在这种情况下，研究人员开发出了一个电比色（EC）平台。它把电化学的高灵敏度和比色的便捷性结合起来，用的是电泳显示（EPD）技术。

这个平台有电化学传感、处理和比色显示三个模块。

就拿检测乳酸阈值（LT）来说，乳酸在LT时会在汗液和血液里增加，能反映肌肉疲劳和运动强度。

通过pH校准后，处理模块会根据乳酸水平控制EPD显示不同状态，低浓度时显示低对比度（深蓝色），高浓度就显示高对比度（浅蓝色），这样就能知道运动强度啦。

而且，它还能通过蓝牙低功耗（BLE）把数据传到手机上，方便又实用！

三、EC平台的具体构成与性能

咱们再详细看看EC平台的各个部分。它的电化学传感模块有检测乳酸和pH的单元，pH检测能校准传感器。比色显示模块用的EPD有独特的折叠结构，能产生垂直电场，让白色的TiO2粉末在电场控制下移动，实现显示功能。

这个平台的性能也超棒！它的电化学传感器在检测乳酸时，灵敏度高、选择性好，干扰物质基本不影响检测结果，还能循环使用。

EPD的响应时间很短，不到0.5秒，对比度差异大，ΔEab>30，显示效果超清晰。

而且，整个平台的功耗很低，用3.7V的锂电池就能运行大约11.97小时，很适合日常使用。

四、EC平台的实际应用——人体试验

为了验证EC平台好不好用，我们找了些健康志愿者做人体试验。试验前，志愿者得用酒精擦干净皮肤，还得24小时不碰咖啡因和酒精。试验开始后，志愿者先热身出汗，然后我们把EC设备贴在他们额头上继续热身6分钟，接着进行能刺激无氧代谢、引发LT的持续运动。

试验中，随着乳酸浓度上升，EPD单元会依次激活，手机上也能同步显示实时的浓度和温度数据。就算志愿者运动很剧烈，信号也很稳定，乳酸浓度在LT后大概是10-20mM，和之前的研究结果一致。这就说明，这个平台真的能在实际中用，而且比现有的比色系统强多啦！

五、一起来做做题吧

1、关于可穿戴汗液传感器，下列说法正确的是（ ）

A. 仅能检测汗液中的单一物质

B. 电化学传感机制没有任何缺点

C. 比色传感机制的局限性在于依赖特定比色反应

D. 目前已经非常完善，不存在任何挑战

2、EC 平台的特点不包括以下哪一项（ ）

A. 结合电化学高灵敏度和比色便利性

B. 仅能通过 EPD 显示数据

C. EPD 可实现颜色开发的重置

D. 能通过 BLE 传输数据

3、在 EC 平台的电化学传感模块中，选择乳酸作为检测指标的原因是（ ）

A. 乳酸在汗液和血液中含量稳定

B. 乳酸能反映肌肉疲劳和运动强度

C. 检测乳酸的技术难度较低

D. 乳酸是汗液中特有的物质

4、关于 EPD 的描述，正确的是（ ）

A. EPD 在高电压下才能正常工作

B. 表面电荷不会对 EPD 产生影响

C. 白色颜料粒子的移动是随机的

D. 通过化学表面处理可优化其性能

5、在 EC 平台的人体试验中，志愿者需要提前避免咖啡因和酒精的原因是（ ）

A. 咖啡因和酒精会影响志愿者的运动能力

B. 避免对试验中汗液的成分检测结果产生干扰

C. 咖啡因和酒精会损坏 EC 设备

D. 没有特殊原因，只是常规要求、

参考文献：

Daeun Sung et al. Electrophoretic digital colorimetry integrated with electrochemical sweat sensor. Sci. Adv.11, eadu2142(2025).