源自植物“泵水”靈感的無電池可穿戴汗液傳感器
該器件可以將液滴從一側“泵”至另一側,器件左側為液滴吸入口,右側為有利于液體蒸發(fā)的多孔結構,無需外部動力即可驅動液體連續(xù)流動。
植物和樹木通過葉片上氣孔水分蒸發(fā)的蒸騰作用獲取動力,吸收土壤中的水分。荷蘭埃因霍芬理工大學(Eindhoven University of Technology)的科學家們利用該原理開發(fā)了一種汗液傳感器,汗液能以穩(wěn)定的速率流過傳感器并進行分析。利用激光微加工技術,他們在柔性塑料上刻蝕出微結構,并集成一塊小型分析芯片。這一研究成果攻克了可粘貼在皮膚上的柔性汗液傳感器開發(fā)的重要障礙。
人體汗液包含了很多健康信息,運動員和婦女可以將之作為醫(yī)療應用從中獲取很多信息。例如,汗液中的鹽份濃度可以提示我們囊性纖維化情況,而酸度水平則是某些皮膚病的診斷因素。要持續(xù)監(jiān)測這些信息,就需要將汗液不斷的導流進入汗液傳感器,所以理想的汗液傳感器最好不含有活動部件或者易損部件,而且不需要額外提供能量。
博士研究生Chuan Nie和指導教授Jaap den Toonder利用自然原理作為靈感,開發(fā)了滿足這些要求的汗液傳感器。在埃因霍芬理工大學的微加工實驗室,他們利用柔性塑料襯底制作了一個微流控器件,包含一個入口、一條微流道以及另一端的多孔結構。在入口處使用了特殊的紙材料,使器件可以通過該入口吸取汗液。類似于植物和樹木的原理,液體通過另一側多孔結構的“蒸騰作用”以及微流道的毛細管效應實現連續(xù)流動。該微流控器件無需外部動力,可以像水泵一樣連續(xù)工作。
最后,研究者們還在該器件上集成了一顆微型芯片。芯片的電極聯接在微流道上,可持續(xù)分析通過微流道的汗液。Chuan Nie制作了一個樣品,利用它進行酸度水平檢測,實驗結果非常理想。用于檢測汗液中其它物質的芯片可以用同樣的方法進行集成。
該項研究由埃因霍芬理工大學和埃因霍溫霍爾斯特中心(Holst Centre in Eindhoven)合作完成?;魻査固刂行暮桶R蚧舴依砉ご髮W將繼續(xù)進行該柔性汗液傳感器研究,例如,開發(fā)運動應用和汗液醫(yī)療分析應用。塑料襯底的使用將保持最終產品較低的成本。下一步的開發(fā)將是傳感器數據的無線傳輸。
標簽:   微加工實驗室 微型芯片