粘接膜让智能手表成为健康监控系统

06/17/2020

这款定制智能手表的底部安装有粘接膜，可以检测出汗液中的代谢物和营养成分

加州大学洛杉矶分校(UCLA)的工程师设计了一款薄膜，该薄膜能够将消费者的智能手表升级为强大的健康监控系统。该系统通过观察汗液中的化学指标来实时了解体内的情况。该技术的详细介绍发表于《科学进展》(Science Advances) 杂志。

智能手表可以帮助记录你的行走距离，睡眠时间和心率，甚至可以实现测量血压的功能。当智能手表与其他设备相连时，人们可以利用这些设备长期追踪这些健康指标。

而这些手表不能做些什么呢？目前，这些手表无法检测身体的化学反应。为此，需要通过追踪我们体液中的生物标记分子，例如葡萄糖和乳酸，来了解身体的新陈代谢的状况。

为了满足这一需求，研究人员设计了一款可粘贴在智能手表背面的一次性粘接膜。这一薄膜可以检测出存在于汗液中的微量分子，如代谢物和某些营养素。同时，他们还开发了一款定制智能手表和用于记录数据的配套APP。

”这项工作的灵感来自于，我们认识到智能手表和其他拥有数据收集，计算和传输功能的可穿戴技术的全球销售量已经超过了一亿，”项目负责人，加州大学洛杉矶分校萨姆厄工程学院(UCLA Samueli School of Engineering)电气和计算机工程助理教授Sam Emaminejad提到，“目前，我们想出的解决方案是将这些穿戴设备升级为健康监测平台，使他们能够测量分子水平，从而让我们更深入的了解体内实时发生的事情。”

粘接膜与皮肤接触的那一面收集并分析汗液的化学成分。而手表的那一侧则将这些化学信号转化为电子信号，这些电子信号可以被读取、处理，最终在智能手表上显示出来。

论文的共同首席作者是研究生Yichao Zhao和博士后学者Bo Wang。他们都是加州大学洛杉矶分校Emaminejad教授开设的互联集成生物电子实验室的成员。

Zhao说：“通过在粘接膜和垂直导电薄膜上制作传感器，我们消除了对外部连接器的需求。通过这种方式，我们不仅让传感器更容易与消费电子产品集成，还消除了用户移动中对化学数据收集的影响。”

“通过在粘接膜中加入适当针对葡萄糖和乳酸酶的感应层，可以显示身体的新陈代谢水平，以及像胆碱这样的营养物质水平，”Wang说。

尽管该团队设计了一款定制的智能手表和与该系统协同工作的APP，但Wang表示，这一概念有朝一日可能将会被应用到流行的智能手表上。

ichao Zhao/加州大学洛杉矶分校

粘接膜与皮肤接触的一侧收集并分析汗液的化学成分。

该研究的其他作者全部来自Emaminejad教授的实验室，包括Hannaneh Hojaiji, Zhaoqing Wang, Shuyu Lin, Christopher Yeung, Haisong Lin, Peterson Nguyen, Kaili Chiu, Kamyar Salahi, Xuanbing Cheng, Jiawei Tan 和 Betto Alcitlali Cerrillos。

来自加州大学洛杉矶分校微创治疗中心、纳米电子研究机构及图书馆Lux实验室的工作人员，为制造该设备做出了贡献。

该研究得到了美国国家科学基金会，亨利·杰克逊基金会，斯坦福基因组技术中心杰出青年研究者奖(与Intermountain Healthcare合作)；大脑和行为基金会（旗下的NARSAD青年研究者基金），以及PhRMA基金会的资助。

加州大学洛杉矶分校已经申请了这项技术的专利。