Поскольку люди теряют много воды и электролитов в процессе терморегуляции потоотделения, их состояние здоровья и работоспособность серьезно ухудшатся, если их вовремя не заменить. Кроме того, из-за нарушения баланса водно-электролитного обмена будут изменяться различные физиологические функции. В то же время, по мере усиления глобального потепления, волны тепла (повышение температуры) подвергают уязвимых людей высокому риску заболеваний, связанных с жарой, особенно больных, детей, пожилых людей, работников на открытом воздухе (строителей, дорожной полиции), пожарных, солдат, спортсменов и людей, занимающихся спортом. Поскольку как физические нагрузки, так и высокие температуры окружающей среды приводят к перегреву (тепловому стрессу), секреция пота становится наиболее эффективным физиологическим механизмом охлаждения. Для полевой диагностики сочетание скорости потоотделения и концентрации электролитов может быть полезным индикатором состояния гидратации и состояния лихорадки. Поэтому возникает настоятельная необходимостьEd разрабатывает носимые датчики пота, которые могут синхронно контролировать скорость потоотделения и концентрацию электролитов, что необходимо для персонализированного здравоохранения и медицинской диагностики.
В последнее время были разработаны различные принципы и типы носимых датчиков скорости потоотделения, чтобы заменить традиционные неудобные методы измерения веса (технология абсорбирующих прокладок, метод промывания всего тела) для непрерывного анализа пота в режиме реального времени. Среди них носимые датчики пота на основе гибкой микрофлюидики предоставляют хорошую возможность для сбора и анализа пота in situ, поскольку низкомодульные микрофлюидные субстраты с микроканалами могут находиться в тесном контакте с эпидермисом для улавливания, потока и хранения пота.
Интегрируя микроканалы с колориметрическими и импедансными датчиками, исследователи успешно разработали эпидермальные микрофлюидные сенсорные платформы для измерений, связанных с объемом пота, включая скорость потоотделения и потерю воды. Датчики на основе импеданса Обычно состоят из двух параллельных электродов в длинных микроканалах, от десятков до сотен миллиметров, что свидетельствует о преимуществе непрерывных электрических сигналов и хорошей совместимости с другими датчиками пота для носимого анализа. Поскольку пот выделяется из кожи под действием гидростатического давления и может производить скорость потока от 0,1 до 20 нл / мин / железа, микрофлюидные датчики пота работают в основном по принципу, что пот выталкивается в микроканал и течет через определенную длину для измерения импеданса. Однако в этом типе системы следует тщательно решить несколько проблем: (1) Значение импеданса между электродами, пропитанными потом, зависит от количества пота и концентрации электролитов. Поэтому необходимо предложить больше методов калибровки и датчиков, включая электроды эталонного импеданса, электрохимические ионоселективные датчики или электроды с взаимно окклюзионными пальцами для различения сигналов скорости потоотделения и концентрации ионов. (2) Интеграция процедуры и калибровочные датчики для изготовления длинных микроканалов с помощью мягкой литографии приводят к усложнению системы; (3) Поскольку концентрация компонентов пота зависит от скорости потоотделения, разбавление и смешивание старых и новых образцов пота в длинном канале будет мешать результатам измерения; (4) Точность определения скорости потоотделения и объемная емкость канала зависят от характеристик самого микроканала, включая размер, длину, геометрию и смачиваемость поверхности канала.
Основываясь на этом, команда исследователей скипетра из Института нанотехнологий Сучжоу Китайской академии наук предложила новую носимую сенсорную платформу с жидкостным управлением для синхронного обнаружения капель скорости потоотделения и общей концентрации электролитов. В этом исследовании ученые разработали короткий вертикальный канал (около 0,5 мм), пару встроенных электродов проводимости и абсорбционный слой на основе гидродины Хагена-ПуазейляУравнения MICS для создания нетрадиционной микрофлюидной платформы для измерения импеданса пота для минимизации сопротивления потоку. Потовая жидкость также была преобразована в однородные микрокапли для хронологического и капельного обнаружения. Проводимость пота в реальном времени отделена от прямоугольной волнообразной кривой, где скорость потоотделения и концентрация электролита могут быть получены из интервального времени и пика соответственно. Кроме того, исследователи предлагают новый принцип зондирования, поддерживаемый архитектурой, который прост и совместим с носимыми устройствами для точного обнаружения пота in vitro без необходимости использования дополнительных методов калибровки, с потенциальными приложениями для оценки состояния гидратации во время упражнений.
