汗液含有多種生化標(biāo)記,汗液PH值的變化可以告訴我們很多健康信息。日前,新加坡國(guó)立大學(xué)的一組研究人員設(shè)計(jì)出了一種可穿戴健康監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的附加組件,可以通過(guò)汗液來(lái)了解用戶的健康狀況。這種新型的汗液pH值監(jiān)測(cè)器可以很容易地集成到現(xiàn)有的健身追蹤器或智能手表中,而且成本非常低,能夠連續(xù)測(cè)量和監(jiān)控用戶汗液的酸堿度、心率和氧氣濃度。從而讓用戶享受24小時(shí)、個(gè)性化和非侵入性的健康評(píng)估。
目前大多數(shù)健身追蹤器和智能手表都可以測(cè)量心率、血氧飽和度、步數(shù)甚至睡眠周期等健康指標(biāo),但它們無(wú)法在分子水平上追蹤健康指標(biāo)。所以研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了pH監(jiān)測(cè)器,因?yàn)楹挂汉苋菀撰@取,它由一系列生物化學(xué)標(biāo)記組成,可用于非侵入性式的監(jiān)測(cè)個(gè)體的健康。
汗液的pH值能告訴我們什么?
pH,即氫離子濃度指數(shù),pH值從0到14表示一種物質(zhì)的酸堿性。pH值為7是中性,而pH值小于7是酸性,大于7是堿性。
汗液pH值的變化可以告訴我們身體是否脫水,并有助于診斷皮膚狀況。健康皮膚的pH值通常為5.5,當(dāng)身體脫水時(shí),汗液中的鈉含量會(huì)增加,從而導(dǎo)致PH值升高。平衡的pH值對(duì)皮膚健康也很重要,如果我們的皮膚太酸或太堿,就會(huì)出現(xiàn)皮炎和痤瘡等皮膚問(wèn)題。
在糖尿病患者中,汗液的pH值可以作為其他危及生命疾病的良好指標(biāo),例如,過(guò)度出汗和夜間出汗時(shí)的高汗液pH值,可能是由長(zhǎng)時(shí)間的低血糖引起的,需要進(jìn)行醫(yī)療干預(yù)。
pH值手表的工作原理
新加坡國(guó)立大學(xué)的研究人員發(fā)明的pH值監(jiān)測(cè)器利用了現(xiàn)有的脈搏血氧儀芯片,可集成到現(xiàn)有的健身追蹤器和智能手表上。
脈搏血氧計(jì)由位于皮膚和設(shè)備之間的紅色光和紅外光傳感器組成。脈搏血氧計(jì)向使用者的皮膚發(fā)射可見(jiàn)的紅色光和不可見(jiàn)的紅外光,并通過(guò)計(jì)算兩種光的波長(zhǎng)差來(lái)確定血液中的氧含量。在醫(yī)院里,它們通常夾在病人的食指上,用來(lái)測(cè)量和監(jiān)測(cè)病人的血氧飽和度。
這種汗液傳感器能與脈搏血氧儀很好地配合使用,它由一種特殊材料——聚苯胺聚合物制成,這種材料與不同pH值汗液接觸時(shí)會(huì)變色。這些顏色的變化是為了配合脈搏血氧計(jì)的記錄功能而設(shè)計(jì)的。通過(guò)將這種定制的pH傳感器和pH感應(yīng)算法集成到已經(jīng)具有內(nèi)置脈搏血氧儀的健身追蹤器或智能手表中,改造后的PH健康監(jiān)測(cè)手表可以同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)使用者汗液pH值、心率和血液氧飽和度,準(zhǔn)確度約為90%。
據(jù)悉,聚苯胺聚合物是一種廉價(jià)、耐用但非常靈活的材料。它與皮膚非常貼合,可以添加到任何帶有脈搏血氧計(jì)功能的智能手表上,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汗液pH值的連續(xù)測(cè)量。在日常使用中,這種傳感器也可以重復(fù)使用一年以上。
而且,這種pH值表的工作效率非常高,只需要20KB的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)來(lái)處理數(shù)據(jù)。它也非常省電,pH傳感器是無(wú)源的,不需要電源,而pH感知算法使用的電量不到智能手表總功耗的0.01%。
pH傳感器可以很容易地安裝在任何帶有脈搏血氧計(jì)的可穿戴設(shè)備上。可以采用任何形式佩戴,如臂帶、胸帶或頭帶。不過(guò),研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種類似手表的可穿戴設(shè)備原型,因?yàn)橹悄苁直碓谟脩糁泻苁軞g迎。
pH值表的潛在用途不僅限于運(yùn)動(dòng)員,它可以被任何用戶使用,因?yàn)槲覀儠?huì)在日?;顒?dòng)中出汗,比如走路或跑步。而且,由于它的非侵入性,它可以作為老年人和兒童的個(gè)人健康監(jiān)測(cè)設(shè)備。
研究團(tuán)隊(duì)合照
該研究團(tuán)隊(duì)由新加坡國(guó)立大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程專業(yè)博士生Ananta Narayanan Balaji先生、新加坡國(guó)立大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程專業(yè)博士生陳源女士、新加坡國(guó)立大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)博士生邵惠林助理教授、新加坡國(guó)立大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)王博博士、裴立軒教授組成。
邵惠林助理教授表示:“據(jù)我們所知,我們的pH手表是可重復(fù)使用的汗液傳感器的首次展示,該傳感器可通過(guò)脈搏血氧儀輕松集成到現(xiàn)有的智能手表中,這為無(wú)處不在的生物標(biāo)志物傳感鋪平了道路?!?/p>
據(jù)悉,該團(tuán)隊(duì)目前正在研究汗液中的其他生物標(biāo)志物,并探索使用其他現(xiàn)有傳感器來(lái)檢測(cè)更多汗液生物標(biāo)志物。
評(píng)論