可穿戴光学汗液传感器的研究进展
来源：MEMS
发布时间：2025-06-26
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生物传感器的不断进步促进了可穿戴健康监测技术的快速发展。汗液中富含与人体健康相关的多种生物标志物。基于汗液检测的可穿戴传感技术对于人体健康监测具有重要的应用价值。除了传统的电化学检测，光学检测作为一种快速、简便的测量方法，在可穿戴汗液传感领域也发挥着至关重要的作用。
据麦姆斯咨询报道，北京信息科技大学、清华大学和深圳大学的科研团队从柔性界面材料、汗液采集方式和光学检测原理及方法三个方面综述了近5年来国内外可穿戴光学汗液传感技术的研究进展。最后，总结了目前可穿戴光学汗液传感器面临的问题，并对其发展及应用前景进行展望。相关研究内容以“可穿戴光学汗液传感器的研究进展”为题发表在《中国科学：化学》期刊上。
图1 可穿戴光学汗液传感器柔性界面材料、汗液采集方式以及汗液的光学检测方法
柔性界面材料
在可穿戴光学汗液传感领域中，界面材料的选取是设计、构建光学汗液传感器以及提高其检测性能的关键。这些材料通常需要具备与特定光学检测技术相匹配的物理化学特性(如光学透明度、化学稳定性、机械柔韧性等)，以确保信号的准确转换和增强。例如，比色检测中选用的界面材料应减少对待测物质颜色变化的影响；荧光检测中选用的界面材料应具有较低的固有荧光背景。近年来，制备可穿戴光学汗液传感器常用的材料主要有纸基、聚合物、织物以及柔性微纳米材料等。
在可穿戴光学汗液传感器中，纸基是一种取材方便、成本低廉且具有良好便携性的柔性界面材料。相较于纸基的易变形、易破损性质，聚合物更加结实牢固，并且通过改变聚合物的化学结构可以增强其生物相容性、柔韧性等。用于构建可穿戴光学汗液传感器的聚合物主要有PDMS、水凝胶等。PDMS和水凝胶在长期使用中表面易磨损，且透气性较差。相比较而言，织物透气性与佩戴舒适度良好。因此，织物也是构建可穿戴光学汗液传感器的优选材料之一。随着微纳米技术的迅速发展，柔性微纳米材料在生物传感领域中的研究应用越来越多。柔性微纳米材料由于其自身独特的物理和化学性质，为可穿戴光学汗液传感器的研发带来了更多可能性。
图2 柔性界面材料
汗液采集
人体汗液光学检测的首要环节就是样本采集。这项研究将汗液采集方式分为：(1)储存容器提取法；(2)吸湿材料收集法；(3)微流控装置收集法；(4)差异浸润性界面收集法。简便、可控、稳定的汗液采集方式将提高后续可穿戴光学汗液传感器的检测效率和准确性。
图3 汗液采集方式
光学汗液检测方法
光学检测技术在汗液传感领域的应用尤为重要，其通常是利用光的吸收、反射、散射等光学性质来测定生物样本中特定物质的含量。这项研究重点讨论了可穿戴光学汗液传感器常用的光学检测方法，其中包括比色法、荧光法、SERS等。
图4 汗液光学检测方法
总结与展望
这项研究介绍了近5年来国内外可穿戴光学汗液传感可穿戴光学汗液传感器的研究多为实验室阶段，尚未大规模投入生产。通过利用物联网、云计算等技术将提高可穿戴光学汗液传感器的实用性。随着生物传感技术的持续创新以及新材料、新方法的不断涌现，可穿戴光学汗液传感技术将展现出巨大的应用潜力，可穿戴光学汗液传感器将为用户提供个性化的健康信息，有望为人类健康事业的进步做出重要贡献。
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