科研成果:可穿戴设备再出新品——电子皮肤贴

加州大学圣地亚哥分校的研究人员已经开发出了一种可穿戴，便携式的酒精传感器，在15分钟内就可以根据汗液准确地监测酒精水平。研究人员对9名健康志愿者进行了酒精传感器测试，志愿者们在饮用酒精饮料前后（一瓶啤酒或一杯红酒）都将皮肤贴戴在他们的胳膊上。读数准确地反映出佩戴者的血液酒精浓度。

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的工程师们开发了一种灵活的可穿戴式传感器，可以通过汗液精确地测量一个人血液中的酒精含量，并将数据无线传输到笔记本电脑，智能手机或其他移动设备上。该装置可以贴在皮肤上，医生和警察能够利用该设备进行连续的，非损伤的和实时的血液酒精含量监测。

该装置是一个能够贴在皮肤上的临时纹身，通过汗液的感应，用电化学的方法检测酒精含量，这个便携式柔性电子电路板通过磁铁与皮肤贴连接，通过蓝牙向移动设备传输信息。这项研究是在纳米工程教授约瑟夫 王和电气工程教授帕特里克 默西尔领导下完成的，他们都来自于加利福尼亚大学圣地亚哥分校，研究成果发表在近期出版的期刊《ACS传感器》上。

“马路上的很多事故都是由酒后驾车造成的。这项技术提供了一个准确，方便和快捷的方式来监控酒精消耗，以防止人们醉酒驾车，”王说。他说。该装置还能与车内的酒精点火互锁装置（是安装在汽车的点火装置内以阻止驾车人在酒精浓度超过安全标准时启动汽车的装置。）集成，或者在启动汽车之前，朋友们可以利用该装置互相检查，他补充道。

“当你参加聚会或是在酒吧，该传感器可以发送警报到您的手机，让您知道你已经喝了多少酒了，” 材料科学与工程博士，也是论文的主要作者之一Jayoung Kim说。

血液中的酒精浓度是一个人体内酒精水平的最准确的测量值，但测量时需要刺破手指。呼吸分析仪，这是最常用的设备，用来间接估计血液中的酒精浓度，而且是非损伤性的，但它们会给出错误的读数。例如，一个人刚喝完一杯酒就进行检测，那么呼吸分析仪检测到的酒精水平会高于实际血液酒精浓度。如果你用了漱口水，再进行检测，那么呼吸分析仪也会认为你喝了酒。
最近的研究表明，血液中的酒精浓度也可以通过无显汗的方式测量，皮肤上没有明显的汗液。但是要花费两个小时才能给出实际血液中的酒精含量读数。另一方法，显汗情况下的酒精水平，这时候能在皮肤上看到明显的汗液，这是一个更好的血液酒精浓度的实时指标，但到目前为止，这个测量系统，既不便携，也不适合穿在身上。

现在，加州大学圣地亚哥分校的研究人员已经开发出了一种可穿戴，便携式的酒精传感器，在15分钟内就可以根据汗液准确地监测酒精水平。　

“这项技术最具创新性的一点是，穿戴者已经不必进行锻炼或出汗了。用户可以把皮肤贴戴在身上，几分钟之内就会得出血液中酒精浓度的结果的结果。这个设备直到现在才推出，”默西尔说。

它是如何工作的？
王和默西尔分别是圣地亚哥可穿戴传感器中心的主任和副主任，他们联合开发了这个装置。王的团队负责制作皮肤贴，皮肤贴上配有丝网印刷电极和含匹罗卡品（药物通过皮肤引起出汗）的水凝胶贴剂。　

　
默西尔的团队开发向皮肤贴供电的柔性电子线路板，使它能够与移动设备进行无线通信。他的团队还开发了能够将电子电路板和皮肤贴，以及智能手机应用程序连接在一起的磁连接器。

“这个设备可以使用蓝牙连接，这是呼吸分析仪无法实现的。我们已经找到一种方法使电子设备便携和无线，这对于实际应用非常重要，” 电气工程博士生Somayeh Imani说。

皮肤贴的工作过程是，首先通过释放匹罗卡品诱导排汗。然后，汗水与具有醇氧化酶涂层的电极接触，这种酶有选择性地与酒精反应生成过氧化氢，这是电化学检测方法。该信息作为电信号被发送到电子电路板。数据以无线方式传送到移动设备。

对皮肤贴进行测试
研究人员对9名健康志愿者进行了酒精传感器测试，志愿者们在饮用酒精饮料前后（一瓶啤酒或一杯红酒）都将皮肤贴戴在他们的胳膊上。读数准确地反映出佩戴者的血液酒精浓度。

即使反复弯曲和振动，该装置也能提供准确读数。研究人员说，这表明传感器不会受到佩戴者是否运动的影响。

下一步研究，该团队正在开发一种新设备，可以连续24小时监测酒精浓度。
来源：经济日报

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